THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY CƠ KHÍ TRUNG QUY MÔ SỐ 2

Nước ta đang trong giai đoạn phát triển nhanh chóng. Do yêu cầu phát triển của đất nước thì điện năng cũng phát triển để theo kịp nhu cầu về điện. Để có thể đưa điện năng tới các phụ tải cần xây dựng các hệ thống cung cấp điện cho các phụ tải này. Lĩnh vực cung cấp điện hiện là một lĩnh vực đang có rất nhiều việc phải làm. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của sản xuất, truyền tải điện năng nói chung và thiết kế cung cấp điện nói riêng, trường ĐH Bách Khoa Hà Nội đang đào tạo một đội ngũ đông đảo các kỹ sư hệ thống điện. Trong nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp, em được phân công về phần thiết kế cung cấp điện. Được sự hướng dẫn, giảng dạy nhiệt tình của các thầy, cô giáo trong bộ môn và đặc biệt là của thầy Bạch Quốc Khánh , em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên bản đồ án của em có thể còn nhiều sai sót, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy, cô. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Bạch Quốc Khánh cùng các thầy cô giáo khác trong bộ môn Hệ Thống Điện.

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ

MÁY CƠ KHÍ TRUNG QUY MÔ SỐ 2

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: BẠCH QUỐC KHÁNH SINH VIÊN THỰC HIỆN: PHẠM TUẤN NGHĨA

HÀ NỘI-2013

Trang 2

LỜI NÓI ĐẦU

Nước ta đang trong giai đoạn phát triển nhanh chóng Do yêu cầu phát triển của đấtnước thì điện năng cũng phát triển để theo kịp nhu cầu về điện Để có thể đưa điện năngtới các phụ tải cần xây dựng các hệ thống cung cấp điện cho các phụ tải này Lĩnh vựccung cấp điện hiện là một lĩnh vực đang có rất nhiều việc phải làm Để đáp ứng nhu cầungày càng tăng của sản xuất, truyền tải điện năng nói chung và thiết kế cung cấp điện nóiriêng, trường ĐH Bách Khoa Hà Nội đang đào tạo một đội ngũ đông đảo các kỹ sư hệthống điện

Trong nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp, em được phân công về phần thiết kếcung cấp điện Được sự hướng dẫn, giảng dạy nhiệt tình của các thầy, cô giáo trong bộmôn và đặc biệt là của thầy Bạch Quốc Khánh , em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao.Mặc dù đã rất cố gắng nhưng kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên bản đồ án của em

có thể còn nhiều sai sót, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy, cô

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Bạch Quốc Khánh cùng các thầy cô giáokhác trong bộ môn Hệ Thống Điện

Hà Nội , ngày 10 tháng 5 năm 2013

Sinh viên thực hiện:

Phan Tuấn Nghĩa

CHƯƠNG I

Trang 3

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHU CÔNG NGHIỆP

I.VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ VAI TRÒ KINH TẾ:

Khu công nghiệp được xây dựng trên địa bàn tỉnh Đồng Nai, trên một diện tíchrộng lớn gồm có 5 nhà máy và một khu dân cư Các nhà máy đều là những nhà máy côngnghiệp nhẹ và dân dụng, có công suất vừa và nhỏ, nhưng có tầm quan trọng khá lớn trongnền kinh tế quốc dân Do đó ta xếp các nhà máy và khu dân cư vào hộ loại một, cần đượccung cấp điện liên tục và an toàn

II ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ PHỤ TẢI

Phụ tải điện của khu công nghiệp được cấp điện từ nguồn hệ thống có khoảng cách

15 km qua đường dây trên không nhôm lõi thép với cấp điện áp là 35 kV hoặc 110 kV.Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực 400 MVA Thời gian xâydựng công trình là 1năm, suất triết khấu là 12%/năm, thời gian vận hành công trình là 30năm

Bảng 1.1 – Phụ tải khu công nghiệp

Trang 4

Bảng 1.2 – Phụ tải của nhà máy liên hợp dệt

Trang 5

III.ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ

Khu công nghiệp bao gồm một khu liên hợp, được xây dựng gần với khu dân cư đểtạo điều kiện thuận lợi cho sản xuất và sinh hoạt vừa tiết kiệm vốn đầu tư xây dựng mạngđiện cho khu công nghiệp Đây đều là nhũng ngành công nghiệp nhẹ và các nhà máy hoạtđộng độc lập

Trang 6

CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA

KHU CÔNG NGHIỆP

1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 1.1 Khái niệm về phụ tải tính toán

Phụ tải tính toán là một số liệu rất cơ bản dùng để thiết kế hệ thống cungcấp điện

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tảithực tế ( biến đổi ) về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất Nói một cách khác, phụ tải tính toáncũng làm nóng vật dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra.Như vậy nếu chọn các thiết bị điện theo phụ tải tính toán thì có thể đảm bảo an toàn vềmặt phát nóng cho các thiết bị đó trong mọi trạng thái vận hành

1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về các phương pháp xác định phụ tải tính toán, nhưngcác phương pháp được dùng chủ yếu là:

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

Một cách gần đúng có thể lấy Pđ = Pđm

Khi đó

Trong đó :

- Pđi, Pđmi : công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i ( kW)

- Ptt, Qtt, Stt : công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán của nhóm thiết

bị ( kW, kVAR, kVA )

- n : số thiết bị trong nhóm

- Knc : hệ số nhu cầu của nhóm hộ tiêu thụ đặc trưng tra trong sổ tay tra cứu

Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, thuận tiện Nhược điểm của phươngpháp này là kém chính xác Bởi hệ số nhu cầu tra trong sổ tay là một số liệu cố định chotrước, không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm

b Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất :

Trang 7

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

Wo : Suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm ( kWh )

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

Phương pháp này được dùng để tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít biến đổinhư : quạt gió, máy nén khí, bình điện phân… Khi đó phụ tải tính toán gần bằng phụ tảitrung bình và kết quả tính toán tương đối chính xác

d Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại

Công thức tính :

Trong đó :

n : Số thiết bị điện trong nhóm

Pđmi : Công suất định mức thiết bị thứ i trong nhóm

Kmax : Hệ số cực đại tra trong sổ tay theo quan hệ

Kmax = f ( nhq, Ksd )

nhq : số thiết bị sử dụng điện có hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùng công suất vàchế độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực tế.( Gồm có các thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau )

Công thức để tính nhq như sau :

Trang 8

+ Khi m > 3 và Ksd ≥ 0,2 thì nhq có thể xác định theo công thức sau :

+ Khi m > 3 và Ksd < 0,2 thì nhq được xác định theo trình tự như sau :

.Tính n1 - số thiết bị có công suất ≥ 0,5Pđm max

.Tính P1- tổng công suất của n1 thiết bị kể trên :

Tính n* = ; P* =

P : tổng công suất của các thiết bị trong nhóm :

Dựa vào n*, P* tra bảng xác định được nhq* = f (n*,P* )

Tính nhq = nhq*.n

n1

Trang 9

Cần chú ý là nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạnlặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn khi tính nhq theo công thức :

Kd : hệ số đóng điện tương đối phần trăm

Cũng cần quy đổi về công suất 3 pha đối với các thiết bị dùng điện 1 pha

+ Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha :

n : số thiết bị tiêu thụ điện thực tế trong nhóm

Khi số thiết bị tiêu thụ thực tế trong nhóm lớn hơn 3 nhưng số thiết bị tiêu thụ hiệuquả nhỏ hơn 4 thì có thể xác định phụ tải tính toán theo công thức :

Trong đó : Kt là hệ số tải Nếu không biết chính xác có thể lấy như sau :

Kt = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn

Kt = 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

e Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số hình dáng

Công thức tính : Ptt = Khd.Ptb

Qtt = Ptt.tgφ

Stt =

Trong đó Khd : hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải tra trong sổ tay

Ptb : công suất trung bình của nhóm thiết bị khảo sát

A : điện năng tiêu thụ của một nhóm hộ tiêu thụ trong khoảng thời gian T

f Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và độ lệch trung bình bình phương

Công thức tính : Ptt = Ptb ± β.δ

Trang 10

Trong đó : β : hệ số tán xạ.

δ : độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình

Phương pháp này thường được dùng để tính toán phụ tải cho các nhóm thiết bị củaphân xưởng hoặc của toàn bộ nhà máy Tuy nhiên phương pháp này ít được dùng trongtính toán thiết kế mới vì nó đòi hỏi khá nhiều thông tin về phụ tải mà

chỉ phù hợp với hệ thống đang vận hành

g Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị

Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất hiện khithiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết bị khác trong nhóm làm việcbình thường và được tính theo công thức sau :

Iđn = Ikđ max + Itt – Ksd.Iđm max

Trong đó :

Ikđ max - dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất trong nhóm

Itt - dòng tính toán của nhóm máy

Iđm max - dòng định mức của thiết bị đang khởi động

Ksd - hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động

2 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA NHÀ MÁY LIÊN HỢP DỆT

2.1 Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí

2.1.1 Phân loại và phân nhóm phụ tải điện trong phân xưởng sửa chữa cơ khí.

- Các thiết bị phần lớn đều làm việc ở chế độ dài hạn Chỉ có phụ tải máy biến áp hàn làmviệc ở chế độ ngắn hạn lặp lại và sử dụng điện áp dây Do đó cần quy đổi về chế độ làmviệc dài hạn :

=

- Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo nguyên tắc sau :

+ Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc

+ Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau tránh chồng chéo và giảm chiều dài

Bảng 2-1 : Bảng phân nhóm thiết bị điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí

TT Tên nhóm và tên thiết bị Ký hiệu trên

mặt bằng lượng Số Công suất đặt( kW) Toàn bộ(kW)

Nhóm 1

Trang 11

1 Máy tiện ren 1 2 7 14

4 Máy tiện ren cấp chính xác

Nhóm 5

Trang 12

2.1.2 Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải

( Các gíá trị ksd, cosφ và kmax tra ở phụ lục …….)

a Tính toán cho nhóm 1

Bảng 2-2: Danh sách thiết bị thuộc nhóm 1

TT Tên nhóm và tên thiết bị Ký hiệu

trên mặt bằng

Số lượng Công suất

đặt

( kW)

Côngsuất toàn bộ

(kW)

Nhóm 1

4 Máy tiện ren cấp chính xác

Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq = nhq*.n = 10,08

Tra hụ lục 1.5 TL1 với ksd = 0,15 và nhq = 10 tìm được kmax = 2,1

Phụ tải tính toán nhóm 1 :

Qtt = Ptt.tgφ = 23,78.1,33 = 31,7 (kVAR)

Trang 13

Stt = = (kVA) Tính toán tương tự cho các nhóm phụ tải còn lại

Ta có bảng tổng kết phụ tải điện phân xưởng sửa chữa cơ khí

Trang 14

Bảng 2.3 – Kết quả phân nhóm phụ tải của phân xưởng sửa chữa cơ khí

Tên nhóm và thiết bị trên bản Ký hiệu

vẽ

Số lượng P đm, kW K sd Cosφ/

tgφ n hq K max P tt

(kW)

Q tt

(kVAr )

S tt

(kVA)

Nhóm 1

Cộng theo nhóm 1 12 75,5 5,88 0,15 0,6/1,33 10,08 2,1 23,78 31,7 39,63 Nhóm 2

Cộng theo nhóm 2 11 25,85 6,92 0,15 0,6/1,33 8,36 2,31 8,96 11,94 14,93 Nhóm3

Trang 15

Cộng theo nhóm 4 11 78,8 5 0,15 0,6/1,33 9,13 2,2 26 34,67 43,34 Nhóm 5

Trang 16

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

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

Pcs = po.F

Trong đó :

po : suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích (W/m2 )

F : Diện tích được chiếu sáng (m2)

Trong phân xưởng SCCK hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt Tra PL 1.7 TL1 tatìm được po = 14 W/m2

Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng :

Pcs = po.F = 14.363,25 = 5,12 (KW)

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

2.1.4 Xác định phụ tải tính toán toàn phân xưởng

* Phụ tải tác dụng ( động lực ) của toàn phân xưởng :

Trong đó Kdt là hệ số đồng thời của toàn phân xưởng , lấy Kdt = 0,9

* Phụ tải phản kháng của phân xưởng :

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

Pttpx = Pdlpx + Pcspx =81,96+5,12 = 87,08 ( kW)

Qttpx = Qdlpx =109,21 ( kVAr )

Cosφpx = =

2.2 Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng khác trong toàn nhà máy

Do chỉ biết trước công suất đặt và diện tích của các phân xưởng nên ở đây ta sửdụng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

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

Trang 17

Một cách gần đúng có thể lấy Pđ = Pđm

Khi đó

Trong đó :

- Pđi, Pđmi : công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i ( kW)

- Ptt, Qtt, Stt : công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán của nhóm thiết

bị ( kW, kVAR, kVA )

- n : số thiết bị trong nhóm

- Knc : hệ số nhu cầu của nhóm hộ tiêu thụ đặc trưng tra trong sổ tay tra cứu

2.2.2 Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng

Việc tính toán cho các phân xưởng là hoàn toàn giống nhau Ta tính một phân xưởngmẫu Lấy phân xưởng mộc làm ví dụ:

Tính toán cho phân xưởng mộc

Công suất đặt 150 kW, diện tích 750 m2;

Tra phụ lục 1.3 TL1 ta có: Knc = 0,4 ; cosφ = 0,7 ; tgφ = 1,02 Ở đây ta dùng đèn sợi đốt

có cosφcs =1 ; tgφcs = 0

Tra phụ lục 1.2 ta có suất chiếu sáng po = 14 W/m2

Công suất tính toán động lực

Trang 18

Bảng 2.4 - Kết quả tính toán phụ tải các phân xưởng

(kW) Knc Cosφ/tgφ (mF 2) (W/mPo 2) (kW)Pdl (kW)Pcs ( kW)Ptt (kVAr)Qtt ( kVA)Stt,

3 Phân xưởng nhuộm và in hoa 1200 0,7 0,8 1500 14 840 21.00 861.00 630.00 1066.87

4 Phân xưởng giặt là và đóng gói 600 0,8 0,7 531,25 14 480 7.44 487.44 489.70 690.94

Trang 19

2.3 Xác định phụ tải tính toán của toàn nhà máy

* Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy:

Pttnm = Kdt

Trong đó : Kdt hệ số đồng thời lấy bằng 0,85

Pttpxi phụ tải tính toán của các phân xưởng dã xác định được ở trên

2.4 Biểu đồ phụ tải của các phân xưởng và nhà máy

2.4.1Tâm phụ tải điện

Tâm phụ tải điện là điểm thhoả mãn điều kiện momen phụ tải đạt giá trị cực tiểu → Min

Trong đó :

Pi và li là công suất và khoảng cách của phụ tải thứ I đến tâm phụ tải

Để xác định toạ độ của tâm phụ tải có thể sử dụng các biểu thức sau:

Trong đó

xo; yo ; zo toạ độ của tâm phụ tải điện

xi ; yi ; zi toạ độ của phụ tải thứ I tính theo một hệ trục toạ độ XYZ tuỳ chọn

Si công suất của phụtải thứ i

Trong thực tế thường ít quan tâm đến toạ độ z Tâm phụ tải điện là vị trí tốt nhất để đặtcác trạm biến áp , trạm phân phối , tủ động lực nhằm mục đích tiết kiệm chi phí cho dâydẫn và giảm tổn thất trên lưới điện

2.4.2 Biểu đồ phụ tải điện:

Trang 20

Biểu đồ phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâm củaphụ tải điện, có diện tích tương ứng với công suất của phụ tải theo tỷ lệ xích nào đó tuỳchọn Biểu đồ phụ tải điện cho phép người thiết kế hình dung được sự phân bố phụ tảitrong phạm vi khu vực cần thiết kế, từ đó có cơ sở để lập các phương án cung cấp điện.Biểu đồ phụ tải điện dược chia thành hai phần : Phần phụ tải động lực ( phần hình quạtgạch chéo ) và phần phụ tải chiếu sáng ( phần hình quạt để trắng ).

Để vẽ dược biểu đồ phụ tải cho các phân xưởng, ta coi phụ tải của các phân xưởngphân bố đều theo diện tích phân xưởng nên tâm phụ tải có thể lấy trùng với tâm hình họccủa phân xưởng trên mặt bằng

Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phụ tải thứ i được xác định qua biểu thức :

Trong đó : m là tỉ lệ xích , ở đây chọn m = 3 kVA/ mm2

Góc của phụ tải chiếu sáng nằm trong biểu đồ dược xác định theo công thức sau:

Kết quả tính toán Ri và αcsi của biểu đồ phụ tải các phân xưởng được ghi trong bảng sau:

Bảng 2.5- Bán kính R và góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải các phân xưởng

TT Tên phân xưởng kWPcs, Ptt, kW Stt, ,AkV Tâm phụ tảix, R,mm αcso

Trang 21

2.3 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA KHU CÔNG NGHIỆP

2.3.1 Xác định phụ tải tính toán của toàn khu công nghiệp

Tính toán tương tự như cho các phân xưởng vói hệ số đồng thời của khu công nghiệp lấy

bằng 0,8 ta có kết quả

Bảng 2.6 – Kết quả tính toán phụ tải của toàn nhà máy

TT Tên nhà máy Pđ, kW Knc cosφ Ptt, kW kVArQtt, Stt, kVA

Trang 22

Qtt kcn = Kdt kcn Qtt = 0,75 14545,8 = 10909,35 KVAr

Phụ tải tính toán toàn phần của khu công nghiệp

Sttkcn =

2.3.2 Xác định tâm phụ tải khu công nghiệp và vẽ biểu đồ phụ tải

Tương tự ta xác định được bán kính và tọa độ tâm phụ tải của các nhà máy như sau

Bảng 2.7- Tọa độ tâm phụ tải và bán kính R của phụ tải của các nhà máy.

1 Nhà máy chế tạo phụ tùng ô tô xe máy 45 74 18.94 3382.35

biểu đồ phụ tải của khu công nghiệp

CHƯƠNG III THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CỦA KHU CÔNG NGHIỆP

Trang 23

3.1 KHÁI NIỆM MẠNG CAO ÁP KHU CÔNG NGHIỆP

Mạng cao áp nhận điện từ HTĐ đến máy biến áp nguồn cung cấp cho các nhà máy Thiết kế đứng trên quan điểm của nhà cấp điện, chỉ xét chi phí vốn đầu tư ở phạm

vi khu công nghiệp không xét trong các nhà máy

3.2 CHỌN CẤP ĐIỆN ÁP VẬN HÀNH

Cấp điện áp vận hành là cấp điện áp liên kết hệ thống cung cấp điện của khu côngnghiếp với Hệ thống điện Cấp điện áp vận hành phụ thuộc vào công suất truyền tải vàkhoảng cách truyền tải theo một quan hệ khá phức tạp

Công thức kinh nghiệm để chọn cấp điện áp truyền tải:

Trong đó :

P – công suất tính toán của nhà máy ( kW)

l – khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy ( km)

Như vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về nhà máy sẽ là :

Phụ tải tính toán của nhà máy có kể đến sự phát triển của phụ tải trong tương lai

St = S0.(1+α.t)

Trong đó

St - Phụ tải tính toán dự báo tại thời diểm sau t năm

S0 - phụ tải tính toán xác định tại thời điểm ban đầu

t - số năm dự báo lấy t= 10 năm

α - hệ số gia tăng của phụ tải lấy α = 0.05

Ta có :

Pt = P0.(1 + α.t) = 11560,28.(1 + 0,05.10) = 17340,42 kW

Qt = Q0.(1 + α.t) = 10909,35.(1+0,05.10) = 16364,03 kVAr

Trang 24

St = S0(1+α.t) = 15895,1.(1+ 0,05.10) = 23842,65 kVA

Cấp điện áp vận hành xác định theo công thức kinh nghiệm

Từ kết quả tính toán ta chọn cấp điện áp 110 kV liên kết từ hệ thống điện tới khu côngnghiệp

3.3 ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN

3.3.1Tâm phụ tải điện

Tâm phụ tải điện là điểm thhoả mãn điều kiện momen phụ tải đạt giá trị cực tiểu → Min

Trong đó :

Pi và li là công suất và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải

Để xác định toạ độ của tâm phụ tải có thể sử dụng các biểu thức sau:

Trong đó

xo; yo ; zo - toạ độ của tâm phụ tải điện

xi ; yi ; zi - toạ độ của phụ tải thứ i tính theo một hệ trục toạ độ OXYZ tuỳ chọn

Si - công suất của phụtải thứ i

n - số phụ tải điện

Trong thực tế thường ít quan tâm đến toạ độ z Tâm phụ tải điện là vị trí tốt nhất để đặtcác trạm biến áp , trạm phân phối , tủ động lực nhằm mục đích tiết kiệm chi phí cho dâydẫn và giảm tổn thất trên lưới điện

Tâm phụ tải điện của khu côg nghiệp:

Tâm phụ tải của khu công nghiệp là Mo(xo;yo) = Mo(77,06; 58,54 )

3.3.2 Đề xuất các phương án và sơ đồ cung cấp điện:

Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của mạng điện phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của nó

Vì vậy các sơ đồ cung cấp điện phải có chi phí nhỏ nhất, đảm bảo độ tin cậy cung cấp

Trang 25

điện cần thiết và chất lượng điện năng yờu cầu của cỏc hộ tiờu thụ, an toàn trong vận hànhkhả năng phỏt triển trong tương lai và tiếp nhận cỏc phụ tẩi mới.

Ta đề xuất 2 kiểu sơ đồ nối điện chớnh như sau:

a Kiểu đi dõy 1 :

t ừ hệ t hống điện đến BATT

b Kiểu đi dõy 2:

Trang 26

t ừ hệ t hống điện đến BATT

3.4 SƠ BỘ LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN

3.4.1 Chọn cụng suất trạm biến ỏp trung tõm của khu cụng nghiệp.

Cỏc nhà mỏy trong khu cụng nghiệp được xếp vào hộ loại I với phụ tải tớnh toỏn của

cả khu cụng nghiệp cú kể đến sự phỏt triển trong 10 năm tới là:

- Chế độ bỡnh thường: SđmBA ≥ , kVA

- Chế độ sự cố: SđmBA ≥ , kVA

Trong đú: -Sttsc là cụng suất mà phụ tải cần tải khi sự cố tức bị sự cố 1 mỏy

(Stt = Sttsc= SttCN(10))

-kqt là hệ số quỏ tải (kqt=1,4)

-NB là số lượng MBA trong trạm (NB=2)

Trang 27

SđmBA ≥ kVATra bảng bảng 16 TL2 ta chọn được loại máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây do Việt namchế tạo nhãn hiệu TDH-25000/110 cho cả 3 cấp điện áp trung áp 35kV, 22kV, 10kVchế tạo theo đơn đặt hàng thông số như sau:

Tên trạm TBATT Sdm

[kVA] Uc/Uh [kV] P[kW]0 P[kW]n Un

[%] I[%]0TDH-25000/110 25000 115/(35-22-11) 29 120 10,5 0,8

3.4.2 Chọn thiết diện dây dẫn

Đường dây cung cấp từ trạm biến áp trung tâm của khu công nghiệp về tới các nhàmáy sử dụng đường dây trên không, lộ kép, dây nhôm lõi thép Trong một số trường hợp

ta có thể dùng nhiều xuất tuyến từ TBATT tới các nhà máy

Các nhà máy trong khu công nghiệp có Tmax lớn nên dây dẫn sẽ được chọn theođiều kiện mật độ dòng kinh tế Jkt (tra theo bảng 4.1 trang143 TL5)

Khi đó mật độ dòng kinh tế Jkt của các nhà máy được chọn ở bảng 2.1

Đối với mạng điện khu vực tiết diện dây dẫn được chọn theo mật độ kinh tế củadòng điện nghĩa là :

Dòng điện làm việc chạy trong dây

Trong đó :

n - số mạch đường dây

Udm - điện áp định mức mạng điện , kV

Stt nm ở đây lấy theo phụ tải dự báo

Với lưới trung áp do khoảng cách tải điện xa tổn thất điện áp lớn vì thế ta phải

kiểm tra theo điều kiện tổn thất cho phép:

mm2)

1 Nhà máy chế tạo phụ tùng ô tô xe máy 3450.00 3719.97 5073.53 4000 1,1

Trang 28

2 Nhà máy chế biến gỗ 1567.50 1690.16 2305.15 3500 1,1

3.4.2.1 Phương án đi dây 1

Với cấp điện áp trung áp U TA = 35 kV

 Chọn dây dẫn từ TBATT đến nhà máy chế tạo phụ tùng ôtô xe máy

- Dòng điện tính toán chạy trên mỗi dây dẫn:

Ilvmax =

- Tiết diện kinh tế:

Ftt = Chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 50 mm2 Tra bảng 2 sách lưới điện 1 dây dẫn AC-50 có

Icp = 210A

- Kiểm tra dây dẫn khi sự cố đứt 1 dây:

Isc=2.Ilvmax = 2.41,85= 83,69 A < Icp = 210A

Vậy dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng khi sự cố

- Kiểm tra dây theo điều kiện tổn thất điện áp:

Với dây AC-50 có khoảng cách trung bình hình học là Dtb=2m, với các thông số kỹ thuật

r0 = 0,65/km; x0 = 0,392 /km; l = 10,48 km

U% = 1,58% < Ucp% = 5% Dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện ápcho phép

PttNM, QttNM tính theo đơn vị MW và MVAr

Vậy chọn dây AC-50.

 Chọn dây dẫn từ TBATT đến các nhà máy còn lại trong khu CN

Tương tự với các đường dây còn lại ta có kết quả ở bảng 3.2:

Với cấp điện áp trung áp 22kV ta cũng tiến hành tương tự kết quả ở bảng 3.3:

Ta nhận thấy với cấp điện áp trung áp là 10 kV thì phải dùng rất nhiều dây dẫn khôngphù hợp vói thiết kế thực tế nên ta loại phương án có cấp điện áp trung áp là 10 kV

Trang 29

3.4.2.2 phương án đi dây 2

Tính toán tương tự như phương án 1 với 2 cấp điện áp trung áp 35kV, 22kVkết quả cho ở

các bảng: bảng 3.5; bảng 3.6

Trang 30

Bảng 3.2 Thông số đường dây trên không cấp điện áp 35kV– PA1

Trang 31

Bảng 3.3 Thông số đường dây trên không cấp điện áp 22kV – PA1

U cp

(%)

Trang 32

U cp

(%)

Trang 33

U cp

(%)

NMchế biến nông sản -NM chế biến

Trang 34

U cp

(%)

Trang 35

3.4.3 Chọn máy cắt.

Máy cắt điện là thiết bị đóng cắt mạch điện cao áp (>1000V) Ngoài nhiệm vụ đóng cắt phụ tải phục vụ công tác vận hành, máy cắt còn có chức năng cắt dòng ngắn mạch để bảo vệ các phần tử của hệ thống điện Máy cắt được chọn sơ bộ theo các điều kiện sau:

+ Điện áp định mức: UdmMC  Udmm

+ Dòng điện định mức: IdmMC Icb với Icb=

Trong quá tình chọn sơ bộ MC ta chỉ chọn MC phía trung áp

Với cấp điện áp 35 kV.

Trang 36

*) Chọn máy cắt phía hạ MBATT:

+ Điện áp định mức: Udmm=35kV

Chọn máy cắt SF6 do Schneider chế tạo loại F400 với thông số cho ở bảng 3.7:

*) Chọn máy cắt trên mạch đường dây nối với nhà máy nhà máy chế tạo phụ tùng ôtô xe máy

Chọn máy cắt SF6 do Schneider chế tạo loại F400 với thông số cho ở bảng 3.7:

+ Điện áp định mức: UdmMC = 36 kV Udmm=35kV

*) Tương tự với các mạch đường dây còn lại kết quả ở trong bảng 3.7

Bảng 3.7 Chọn máy cắt cấp điện áp 35 kV

Chọn máy cắt SF6 do Schneider chế tạo

Các lộ đường dây Icb(A) SL LoạiMC

Udm(kV)

Idm(A)

Icắtd m(kA)

Iôđn/

tôđn(kA)

Iôđđ(kA)

TBA_NM chế tạo phụ tùng ô tô xe

Trang 37

Với cấp điện áp 22 kV.

Chọn máy cắt SF6 do Schneider chế tạo

Các lộ đường dây Icb(A) SL Loại MC Udm

(kV) (A)Idm (kA)Icắtdm Iôđn(kA)/tôđn (kA)Iôđđ

TBA_NM chế tạo phụ tùng ô tô xe máy 133.15 5 24GI-E16 24 1250 16 16 40

TBA-Nhà máy chế biến nông sản 89.98 5 24GI-E16 24 1250 16 16 40

Tổng số máy cắt 33

Ta tiến hành chọn sơ bộ như MC như phương án 1:

Với cấp điện áp 35 kV.

Chọn máy cắt SF6 do Schneider chế tạo

Các lộ đường dây Icb(A) LS LoạiMC (kVUdm

TBA-Nhà máy chế biến nông sản 94.57 5 F400 36 1250 25 25/1 40

Trang 38

2 0

Với cấp điện áp 22 kV

Chọn máy cắt SF6 do Schneider chế tạo

Các lộ đường dây Icb(A) SL Loại MC (kVUdm

TBA_NM chế tạo phụ tùng ô tô xe

NM chế biến nông sản-NM chế biến

TBA-Nhà máy chế biến nông sản 50.15 9 24GI-E16 24 1250 16 16 40

Nhận xét: Từ tính toán ở trên ta thấy với cấp điện áp trung áp là 10 KV thì sử dụng rất

nhiều dây dẫn do đó sử dụng nhiều máy cắt nên rất tốn kém về mặt kinh tế và không phùhợp trong thiết kế thực tế ngoài ra tổn thất điện áp trong các phương án có cấp điện áp 10

KV cũng là rất lớn do đó ta sẽ loại các phương án này ra Ta sẽ chỉ so sánh các phương án

có cấp điện áp trung áp là 22 kV va 35 kV để tìm phương án tối ưu

Trang 39

3.5 TÍNH TOÁN KINH TẾ KỸ THUẬT ĐỂ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Nhiệm vụ của người thiết kế là chọn được phương án cung cấp điện tốt nhất, vừathỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật đã đề ra lại vừa rẻ về vốn đầu tư và chi phí vận hành Vìvậy ta phải đưa ra nhiều phương án rồi tiến hành tính toán so sánh để chọn được phương

án thiết kế

Trong một số trường hợp khi chúng ta chỉ quan tâm đến hai yếu tố là vốn đầu tư vàchi phí vận hành hàng năm hàng năm đồng thời và coi là không đổi qua các năm Tuynhiên đối với những công trình lớn (khu công nghiệp) giả thiết này không còn phù hợpnữa Khi đó cần xét hiệu quả của vốn đầu tư trong các giai đoạn khác nhau và sự biến đổicủa chi phí vận hành qua các năm, tức là phải xét đến yếu tố thời gian

Để so sánh kinh tế kỹ thuật giữa các phương án ta dùng hàm chi phí vòng đời:

Cvđ =V+CvhTrong đó:

- V: là tổng vốn đầu tư bao gồm các vốn đầu tư về:

+ Đường dây ( chủ yếu xét phía trung áp)

+ Trạm biến áp ( chỉ xét trạm biến áp trung tâm)

+ Máy cắt (phía trung áp)

- Cvh: là chi phí vận hành hàng năm được tính theo biểu thức:

Cvh= Cbd+Ckh+CE+Cmđ+Cnc+Cphụ+ Cbd : chi phí về tu sửa bảo dưỡng

Cbq = kbq.V với kbq– hệ số bảo quản + Ckh : chi phí về khấu hao

Ckh= kkh.V với kkh là hệ số khấu hao+ CE : chi phí tổn thất về điện

CE = CP+CA=αP.P+αA.AVới P; A là tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện năng

αP; αA là giá 1kW.đồng; 1kWh.đồng+ Cmđ : tổn thất kinh tế do mất điện

+ Cnc : chi phí về lương cán bộ và nhân công vận hành+ Cphụ : chi phí phụ khác như làm mát, sưởi ấm…

Trong khi thiết kế có thể giả thiết Cbd; Ckh; Cnc; Cphụ; Cmđ là như nhau trong các phương ánnên có thể bỏ qua Cp chỉ xét khi phụ tải rất lớn trong trường hợp này ta cũng bỏ qua

Vậy : C vđ = V + C A = V+ =V+C A0 (P/A,i,T) = V+C A0

Trong đó: - CA0 : chi phí về tổn thất điện năng năm 0

CA0 = AαA lấy αA=1000 đ/kWh

- i : suất triết khấu (i=12%)

- T : thời gian vận hành của công trình (T=30 năm)

- j : năm vận hành của công trình

Xác định tổn thất điện năng trạm biến áp trung tâm.

Trang 40

Tổn thất điện năng được xác định theo công thức :

Trong đó:

n - Số máy biến áp ghép song song

t - Thời gian máy biến áp vận hành, với MBA vận hành suốt năm t = 8760 h