Đồ Án môn học Cung cấp điện

LỜI NÓI ĐẦU Điện năng là một nguồn năng lượng quan trọng của hệ thống năng lượng quốcgia, nó được sử dụng rộng rãi trên hầu hết các lĩnh vực như: sản xuất kinh tế, đời sốngsinh hoạt, ngh

LỜI NÓI ĐẦU

Điện năng là một nguồn năng lượng quan trọng của hệ thống năng lượng quốcgia, nó được sử dụng rộng rãi trên hầu hết các lĩnh vực như: sản xuất kinh tế, đời sốngsinh hoạt, nghiên cứu khoa học…

Hiện nay nước ta đang phát triển theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nênnhu cầu về điện năng đòi hỏi ngày càng cao về số lượng cũng như chất lượng Để đápứng được về số lượng thì ngành điện nói chung phải có kế hoạch tìm và khai thác tốtcác nguồn năng lượng có thể biến đổi chúng thành điện năng Mặt khác, để đảm bảo

về chất lượng có điện năng cần phải xây dựng hệ thống truyền tải, phân phối điện nănghiện đại, có phương thức vận hành tối ưu nhất đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật cũngnhư kinh tế Xuất phát từ điều đó, bên cạnh những kiến thức giảng dạy trên giảngđường, mỗi sinh viên ngành Hệ thống điện đều được giao đồ án môn học về thiết kế hệthống cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp Quá trình thực hiện đồ án giúp chúng

ta hiểu biết tổng quan nhất về hệ thống điện của một xí nghiệp công nghiệp,hiểu biếthơn về những nguyên tắc chủ yếu để xây dựng hệ thống điện như xác định các thông

số của các đường dây, chọn hệ thống điện áp cho mạng điện chính…những nguyên tắc

tổ chức và điều khiển hệ thống, tổng vốn đầu tư và các nguồn nguyên vật liệu để pháttriển năng lượng …

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Khương Văn Hải đã tận tình hướng dẫn

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

3

PHẦN 1: SỐ LIỆU THIẾT KẾ 1.1 Mặt bằng xí nghiệp 3

1.2 Danh sách phân xưởng và công xuất đặt 3

1.3 Nguồn điện vào xí nghiệp 4

1.4 Các thông số khác 4

PHẦN 2: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA XÍ NGHIỆP 5

2.1 Tính toán công suất động lực cho từng phân xưởng 5

2.2 Tính toán công suất chiếu sang cho từng phân xưởng 5

2.3 Công suất tính toán của phân xưởng và xí nghiệp, biểu đồ phụ tải của các phân xưởng 6

PHẦN 3: THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP NHÀ MÁY 9

3.1 Xác định vị trí trạm phân phối trung tâm (PPTT) 9

3.2 Xác định vị trí, số lượng, dung lượng các trạm biến áp phân xưởng (BAPX) 9

3.3 Phương án đi dây mạng cao áp 10

3.3.1 Tính toán đường dây cung cấp từ trạm BATG về PPTT 10

3.3.2 Tính toán phương án cấp điện cho mạng cao áp của xí nghiệp 11

3.4 Lựa chọn sơ đồ trạm PPTT và các trạm BAPX 17

3.4.1 Sơ đồ trạm PPTT 17

3.4.2 Sơ đồ các trạm BAPX 17

3.5 Tính toán dòng ngắn mạch, kiểm tra các thiết bị điện đã chọn 21

3.5.1 Tính toán ngắn mạch 21

3.5.2 Kiểm tra các thiết bị đã chọn 23

PHẦN 4: TÀI LIỆU THAM KHẢO 24

1.2 Danh sách phân xưởng và công xuất đặt

Bảng 1: Danh sách phân xưởng và công suất đặt

1.3 Nguồn điện vào xí nghiệp

Nguồn điện lấy từ trạm biến áp 110/10kv cách xí nghiệp là 5m

1.4 Các thông số khác

Số giờ sử dụng điện lớn nhất Tmax=4500h

Giá điện năng C=2000đ/kwh

Các hệ số avh=0,1; atc=0,2 Ngoài ra các thong số khác cần sử dụng có thể tratrong giáo trình cung cấp điện

Xác định loại phụ tải các phân xưởng đều là phụ tải loại 1

PHẦN 2: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA XÍ NGHIỆP

2.1 Tính toán công suất động lực cho từng phân xưởng

Tính toán công suất động lực theo phương pháp hệ số nhu cầu:

Trong đó: Pdl-công suất động lực của phân xưởng

Knc-hệ số nhu cầu của phân xưởng,  -hệ số công suất động lực

Kncvà  được tra trong PLI.3 trang 254 GT thiết kế cung cấp điện, NgôHồng Quang-Vũ Văn Tẩm, NXB khoa học và kỹ thuật năm 2011

Pd-công suất đặt của phân xưởngTính toán cho PX nhiệt luyện số 1: tra PLI.3 có knc=0,65 và cos=0,8 suy ratan=0,75 Vậy Pdl=0,65.570=370,5kw, Qdl= 370,5.0,75=277,88kvar, các phân xưởngkhác tính toán tương tự kết quả được tổng hợp trong bảng 2.1

Bảng 2.1 Công suất động lực từng phân xưởng

STT Tên phân xưởng Pd, kw) Knc cos  Pdl, kw Qdl, kvar

2.2 Tính toán công suất chiếu sang cho từng phân xưởng

Công suất chiếu sang được xác định theo công thức sau:

Po-xuất phụ tải chiếu sáng trên một đơn vị diện tích, W/m2 Pođược tra trong PLI.2 trang 253-254 GT thiết kế cấp điện,Ngô Hồng Quang-VũVăn Tẩm, NXB khoa học và kỹ thuật năm 2011

S-diện tích của phân xưởng, m2Tính toán công suất chiếu sang cho PX nhiệt luyện số 1: diện tích phân xưởngbằng S1=0,03.0,01.(3000)2=2700m2, tra bảng PLI.2 po=15w/m2

Vậy Pcs=15.2700=40500w=40,5kw Các PX khác tính toán tương tự kết quảđược tổng hợp trong bảng sau

Bảng 2.2 Công suất chiếu sang từng phân xưởng

STT Tên phân xưởng Pd, kw Po, w/m2 S, m2 Pcs, kw

2.3 Công suất tính toán của phân xưởng và xí nghiệp, biểu đồ phụ tải

của các phân xưởng

Công suất tính toán tác dụng của PX: Ptt=Pdl+Pcs

Công suất tính toán phản khác của PX: Qtt=Qdl

Công suất tính toán toàn phần của PX:

cos

tt tt

P S

m 

 chọn tỷ lệ xíchm=3kVA/mm2

Xác định góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải theo: 360. cs

cs

tt

P P

Từ đó ta vẽ được biểu đồ biểu thị công suất của từng PX

Hình 2.1 Bi ểu đồ phụ tải của xí nghiệp

538.13

754.55 245.45

Xác định phụ tải tính toán của toàn xí nghiệp có kể điến hệ số đồng thời: chọn

ttXN

P S

PHẦN 3: THIẾT KẾ MẠNG CAO ÁP NHÀ MÁY

3.1 Xác định vị trí trạm phân phối trung tâm (PPTT)

Để tối ưu vị trí đặt trạm PPTT nhằm đảm bảo cả về kinh tế và kỹ thuật, ta xácđịnh vị trí đặt trạm có tọa độ như sau:

.

i i i

x S x

y S y

- Trạm B1 cấp điện cho PX nhiệt luyện 1

- Trạm B2 cấp điện cho PX nhiệt luyện 2

- Trạm B3 cấp điện cho PX lắp ráp

- Trạm B4 cấp điện cho PX cơ khí và nhà hành chính

- Trạm B5 cấp điện cho PX sửa chữa cơ khí

- Trạm B6 cấp điện cho PX đúc

- Trạm B1 cấp điện cho trạm khí nén và phòng thí nghiệm

Trong đó các PX là phụ tải loại 1 nên với mỗi trạm BAPX cần đặt 2 máy BA

Chọn dung lượng các máy BA theo công thức :

1, 4

tt dmB

S

S  tra bảng PLII.2 trang

258 GT thiết kế cấp điện Ngô Hồng Quang-Vũ Văn Tẩm, NXB khoa học và kỹ thuậtnăm 2011 chọn loại BA phâm phối định mức do hãng ABB chế tạo kết quả chọntrong bảng sau

Bảng 3.2 Kết quả chọn biến áp cho các trạm BAPX

STT Tên phân xưởng Stt,

Sđmtt,kVA

SđmBA,kVA Tên trạm

3.3 Phương án đi dây mạng cao áp

Vì nhà máy thuộc hộ loại 1 nên sẽ dùng đường dây trên không lộ kép dẫn điện

từ trạm BATG về trạm PPTT Mạng cao áp trong nhà máy dùng cáp ngầm dẫn điện từtrạm PPTT đến từng trạm BAPX dùng cáp lộ kép

3.3.1 Tính toán đường dây cung cấp từ trạm BATG về PPTT

Sử dụng phương pháp mật độ dòng điện kinh tế để tính toán dây dẫn về trạmPPTT : tra bảng 2.10 GT thiết kế cấp điện với Tmax=4500h ta được tị số mật độ dòngđiện kinh tế Jkt=1,1 A/mm2

Dòng điện tính toán lớn nhất : 3027, 01 87, 38

ttXN ttXN

ttXN kt kt

I

J

Chọn dây nhôm lõi thép có tiết diện 95mm2, dây AC=95 có dòng điện cho phép

Icp=335A Kiểm tra dây dẫn đã chọn

Khi đứt một dây Dây còn lại chuyền tải toản bộ công suất :

Isc=2.IttXN=2.87,38=174,76A<Icp(thỏa mãn)

P R Q X U

2XPLE(3x16)

Với cáp đồng và Tmax=4500h tra bảng ta được Jkt=3,1A/mm2

1

14,83

4, 78 3,1

kt kt

I

J

Chọn cáp có tiết diện tối thiểu là 16mm2 Đường dây từ PPTT đến B1 là

2XPLE(3x16) (cáp lõi đồng bọc thép của hãng FURUKAWA Nhật Bản có các thông

số kỹ thuật trong bảng PLV.16 GT thiết kế cấp điện của Ngô Hồng Quang-Vũ VănTẩm, NXB khoa học và kỹ thuật năm 2011)

Các dây dẫn còn lại tính toán tương tự, kết quả tính toán trong bảng 3.3 Vì tiếtdiện các dây dẫn chọn vượt cấp nên không cần kiểm tra theo dòng điện phát nóng vàtổn thất điện áp

Tính vốn đầu tư dây cáp cho đường dây theo công thức :

i oi

K k l n

Trong đó : koi-là đơn giá loại dây dẫn, koi=48000đ/m

l,n lần lượt là độ dài đường cáp và số đường cáp

Bảng 3.3 Kết quả chọn cáp cao áp 10kv phương án 1

Đường cáp Stt, kVA Số lộ Imax, A Fkt, mm2 F, mm2 l, m Đơn giá

Bảng 3.4 Kết quả tính toán tổn thất công suất cho phương án 1

A



Với cáp đồng và Tmax=4500h tra bảng ta được Jkt=3,1A/mm2

1

30, 37

9,80 3,1

kt kt

I

J

Chọn cáp có tiết diện tối thiểu là 16mm2 Đường dây từ PPTT đến B2 là

2XPLE(3x16) Các đường dây khác tính toán tương tự kết quả có trong bảng

Hình 3.2 S ơ đồ phương án 2

Tính toán vốn đầu tư cho phương án và tổn thất hang năm, chi phí hàng năm vàtổn thất công suất tác dụng tương tự như phương án 1

Kết quả tính toán trong bảng 3.5 và 3.6

Bảng 3.5 kết quả tính toán tổn thất công suất tác dụng

2XPLE(3x16)

2XPLE(3x16)

Bảng 3.6 Kết quả chọn mạng cao áp phương án 2

Đường cáp Stt, kVA Số lộ Imax, A Fkt, mm2 F, mm2 l, m Đơn giá

1 để bố trí sơ đồ đấu dây mạng cao áp của xí nghiệp

3.4 Lựa chọn sơ đồ trạm PPTT và các trạm BAPX

3.4.1 Sơ đồ trạm PPTT

Như đã phân tích ở trên, nhà máy cơ khí thuộc loại quan trọng, chọn dùng sơ

đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn cho trạm PPTT Tại mỗi tuyến dây vào, rakhỏi thanh góp và liên lạc giữa hai phân đoạn thanh góp dều dung máy cắt hợp bộ Đểbảo vệ chống sét truyền từ đường dây vào trạm đặt chống sét van trên mỗi phân đoạnthanh góp Đặt trên mỗi phân đoạn thanh góp một máy biến áp đo lường 3 pha 5 trụ cócuộn tam giác hở báo chạm đất 1 pha trên cáp 10 kV Chọn dùng các tủ hợp bộ củahãng SIEMENS, cách điện bằng SF6, không cần bảo trì, loại 8DC11, hệ thanh góp đặtsẵn trong các tủ có dòng định mức 1250 A

Bảng 3.8 Thông số máy cắt đặt tại trạm PPTT

Loại MC Uđm , kV Iđm , A Icắt N,3s,

Đặt một tủ đầu vào 10 kV cá dao cáh ly 3 vị trí, cách điện bằng SF6, khôngphải bảo trì, loại 8DH10

Bảng 3.9 Thông số kỹ thuật tủ đầu vào 8DH10

Loại tủ Uđm, kV Iđm, A Uchịu đựng, kV Ichịu đựng 1s, kA

Các máy biến áp chọn loại ABB sản xuất tại Việt Nam

Bảng 3.10 Thông số kỹ thuật các BA do ABB sản xuất

Cụ thể chọn các áptomát như sau:

Dòng lớn nhất qua áptomát tổng máy 800 kVA

Imax= 800

3.0, 4= 1154,70ADòng lớn nhất qua áptomát tổng máy 630 kVA

Imax= 630

3.0, 4= 909,33ADòng lớn nhất qua áptomát tổng máy 400 kVA

Imax= 400

3.0, 4= 577,35ADòng lớn nhất qua áptomát tổng máy 315 kVA

Imax= 315

3.0, 4= 454,66A

Số lượng và chủng loại áp tô mát chọn được ghi trong bảng 3.11

Hình 3.1 S ơ đồ nguyên lý mạng cao áp nhà máy

0,4kv 0,4kv

MCLL

Hình 3.2 Sơ đồ ghép nối trạm phân phối trung tâm.

T ất cả các tủ hợp bộ đều của hãng SIEMENS, cách điện bằng SF6, loại 8DC11, không cần bảo trì Dao cách ly có 3 vị trí: hở mạch,

®o¹n

C¸c tñ ®Çu ra cña ph©n ®o¹n TG2

Tñ BU vµ CSV

Tñ MC

®Çu vµo

Hình 3.3 Sơ đồ đấu nối các trạm đặt 2BA: B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7

Bảng 3.11 Áp tô mát đặt trong các trạm BAPX (hãng Merlin Gerlin)

Trạm BA Loại Số lượng Uđm, V Iđm, A Icắt N, kAB1, B2, B5

U X S

 với Utblà điện áp đường dây , kV còn SN

là công suất của máy cắt kVA SN= 3Uđm.Icắt Nmax Vậy

2

(1, 05.10)

0, 0843.12.63

Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế tính ngắn mạch phía cao áp

Bảng 3.12 Thông số của đường dây trên không và cáp cao áp

N1

PPTT ÐDK

3.5.2 Kiểm tra các thiết bị đã chọn

So sánh kết quả tính dòng N bảng 3.13 với các thông số của tủ máy cắt 8DC11đặt tại PPTT bảng 3.8 nhận thấy: máy cắt và thanh góp có khả năng cắt và ổn địnhđộng dòng N lớn hơn rất nhiều

Với cáp chỉ cần kiểm tra với tuyến có dòng N lớn nhất

Tiết diện ổn định nhiệt của cáp:

Vậy chọn cáp 16 mm2cho các tuyến là hợp lý

Khả năng chịu dòng N của dao cách ly tủ cao áp đầu vào các trạm BATG cũnglớn hơn nhiều so với trị số dòng N

PHẦN 4: TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Ngô Hồng Quang - Vũ Văn Tẩm, năm 2011 Thiết kế cấp điện Tái bản lần

thứ 9 NXB Khoa học và kỹ thuật Hà Nội

2 Nguyễn Công Hiền – Nguyễn Mạnh Hoạch, năm 2012.Hệ thống cũng cấp điện của xí nghiệp công nghiệp đô thị và nhà cao tầng Tái bản lần thứ 4.

NXB Khoa học và kỹ thuật

3 Giáo trình hệ thống cung cấp điện he-thong-cung-cap-dien-208893