ĐỒ ÁN CUNG CẤP ĐIỆN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

LỜI NÓI ĐẦU ….…. Công nghiệp luôn là khách hàng tiêu thụ điện lớn nhất. Trong tình hình kinh tế thị trường hiện nay, các xí nghiệp lớn nhỏ, các tổ hợp sản xuất đều phải hoạch toán kinh doanh trong cuộc cạnh tranh quyết liệt về chất lượng và giá cả sản phẩm. Điện năng thực sự đóng góp một phần quan trọng vào lỗ lãi của xí nghiệp. Nếu 1 tháng xảy ra mất điện 1, 2 ngày xí nghiệp không có lãi, nếu mất điện lâu hơn xí nghiệp sẽ thua lỗ. Chất lượng điện xấu(chủ yếu là điện áp thấp ) ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm. Chất lượng điện áp thực sự quan trọng với xí nghiệp may, xí nghiệp hoá chất, xí nghiệp lắp đặt chế tạo cơ khí, điện tử chính xác. Vì thế, đảm bảo độ tin cậy cấp điện áp và nâng cao chất lượng điện năng là mối quan tâm hàng đầu của đề án thiết kế cấp điện cho khu xí nghiệp. Nhằm hệ thống hoá và vận dụng những kiến thức đã được học tập trong những năm ở trường để giải quyết những vấn đề thực tế, em đã được giao thực hiện đề tài thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy. Để hoàn thành tốt đồ án này, em đã được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô trong khoa Điện, đặc biệt là của cô giáo Nguyễn Thị Thanh Ngân. Do kiến thức và thời gian có hạn, bản đồ án không tránh khỏi sai sót, kính mong các thầy ,cô góp ý kiến để bản đồ án được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

….….

Công nghiệp luôn là khách hàng tiêu thụ điện lớn nhất Trong tình hình kinh tế thịtrường hiện nay, các xí nghiệp lớn nhỏ, các tổ hợp sản xuất đều phải hoạch toánkinh doanh trong cuộc cạnh tranh quyết liệt về chất lượng và giá cả sản phẩm Điệnnăng thực sự đóng góp một phần quan trọng vào lỗ lãi của xí nghiệp Nếu 1 thángxảy ra mất điện 1, 2 ngày xí nghiệp không có lãi, nếu mất điện lâu hơn xí nghiệp sẽthua lỗ Chất lượng điện xấu(chủ yếu là điện áp thấp ) ảnh hưởng lớn đến chấtlượng sản phẩm Chất lượng điện áp thực sự quan trọng với xí nghiệp may, xínghiệp hoá chất, xí nghiệp lắp đặt chế tạo cơ khí, điện tử chính xác Vì thế, đảm bảo

độ tin cậy cấp điện áp và nâng cao chất lượng điện năng là mối quan tâm hàng đầucủa đề án thiết kế cấp điện cho khu xí nghiệp

Nhằm hệ thống hoá và vận dụng những kiến thức đã được học tập trong những năm

ở trường để giải quyết những vấn đề thực tế, em đã được giao thực hiện đề tài thiết

kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy

Để hoàn thành tốt đồ án này, em đã được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô trongkhoa Điện, đặc biệt là của cô giáo Nguyễn Thị Thanh Ngân

Do kiến thức và thời gian có hạn, bản đồ án không tránh khỏi sai sót, kính mong cácthầy ,cô góp ý kiến để bản đồ án được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Vinh, ngày 20, tháng 03, năm 2011

Sinh viên thực hiện Đinh Sỹ Luật

Trang 2

LỜI NHẬN XÉT

A GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

B GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ………

………

Trang 3

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU

I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY

1 Đặc điểm công nghệ, vị trí địa lý, kinh tế, đặc điểm phân bố phụ tải.

Tổng quan về nhà máy :

Trong nhà máy cơ khí có nhiều hệ thống máy móc khác nhau rất đa dạng, phongphú và phức tạp Các hệ thống máy móc này có tính công nghệ cao và thiện đại Hệthống máy móc trong nhà máy làm việc 3 ca liên tục Do vậy mà việc cung cấp điệncho nhà máy phải đảm bảo chất lượng và độ tin cậy cao

Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế điện phải đảm bảo sự gia tăngphụ tải trong tương lai; về mặt kỹ thuật và kinh tế phải đề ra phương án cấp điện saocho không gây quá tải sau vài năm sản xuất và cũng không gây quá dư thừa dunglượng công suất dự trữ

Nhà máy có 3 phân xưởng, 1 phòng thí nghiệm, 1 lò ga, 1 phân xưởng rèn, 1 trạmbơm, và 1 phân xưởng cơ khí Các phân xưởng này được xây dựng tương đối gần nhautrong nhà máy và được cho trong bảng sau:

9 Chiêú sáng phân xưởng Xác định theo diên tích

Theo quy trình trang bị điện và công nghệ của nhà máy ta thấy khi ngừng cung cấpđiện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm của nhà máy gây thiệt hại về nền kinh

tế quốc dân do đó ta xếp nhà máy vào phụ tải loại II, cần được bảo đảm cung cấpđiện liên tục và an toàn Trong nhà máy có: phân xưởng , kho hàng, nhà hành chínhdùng phụ tải loại I

Trang 4

2 Phân loại phụ tải.

Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp có thể phân ra làm 2 loại phụ tải:

+ Phụ tải động lực

+ Phụ tải chiếu sáng

Phụ tải động lực thường có chế độ làm việc dài hạn, điện áp yêu cầu trực tiếpđến thiết bị là 380/220V, công suất của chúng nằm trong dải từ 1 đến hàng chục kW

và được cung cấp bởi dòng điện xoay chiều tần số f=50Hz

Phụ tải chiếu sáng thường là phụ tải 1 pha, công suất không lớn Phụ tảichiếu sáng bằng phẳng , ít thay đổi và thường dùng dòng điện xoay chiều tần số f =

50 Hz

II NỘI DUNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

Các nội dung trong tính toán thiết kế :

 Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy

 Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sữa chữa cơ khí

 Thiết kế mạng điện hạ áp cho toàn nhà máy:

1 Chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

2 Chọn số lượng, dung lượng và vị trí trạm biến áp trung gian ( trạm biến

áp xí nghiệp ) hoặc trạm phân phối trung tâm, lựa chon sơ đồ nối điện và thiêt kế hệthống rơle bảo vệ

3 Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy

 Tính toán bù công suất phản kháng cho HTCCĐ của nhà máy

 Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sữa chữa cơ khí

Trang 5

CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG

VÀ CỦA TOÀN NHÀ MÁY.

I PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA PHÂN XƯỞNG SỮA CHỮA CƠ KHÍ.

1 Phương pháp xác định phụ tải tính toán.

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực

tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoại cách điện Nói cách khác, phụtải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương tự như phụ tải thực tế gây

ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn thiết bị về mặtphát nóng

Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệthống cung cấp điện như: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ … tínhtoán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dung lượng bùcông suất phản kháng … phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: côngsuất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và phương thức vậnhành hệ thống … Nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽlàm giảm tuổi thọ của thiết bị điện, ngược lại nếu phụ tải tính toán xác định đượclớn hơn phụ tải thực tế thì gây ra dư thừa công suất, làm ứ đọng vốn đầu tư, gia tăngtổn thất… cũng vì vậy đã có nhiều công trình nghiên cứu về phương pháp xác địnhphụ tải tính toán, song cho đến nay vẫn chưa có được phương phương pháp nào thậthoàn thiện Những phương pháp cho kết quả đủ tin cậy thì lại quá phức tạp, khốilượng tính toán và các thông tin ban đầu về phụ tải lại quá lớn Ngược lại nhữngphương pháp tính đơn giản lại có kết quả có độ chính xác thấp

2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

2.1 Phương pháp xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:

Ptt = knc.PđTrong đó :

knc : là hệ số nhu cầu , tra trong sổ tay kĩ thuật

Pđ : là công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị , trong tính toán

có thể lấy gần đúng Pđ Pdđ (kW)

2.2 Phương pháp xác định PTTT theo công suất công suất trung bình và hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải :

Ptt = khd PtbTrong đó :

Trang 6

khd : là hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải tra trong sổ tay kĩ thuật khibiết đồ thị phụ tải

Ptb : là công suât trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW)

2.3 Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bình :

Trong đó :

a0: là suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm, đơn vịkWh/đvsp

M: là số sản phẩm sản suất trong một năm

Tmax: là thời gian sử dụng công suất lớn nhất , (h)

2.5 Phương pháp xác định PTTTCS theo suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích:

Pttcs = p0 FTrong đó :

p0 : là suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích , (W/m2)

Trang 7

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

Iđn = Ikđ (max) + (Itt - ksd Iđm (max))

Hoặc: Iđn = n I

i

1 1

Itt: là dòng điện tính toán của nhóm máy.

ksd: là hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động

kkđ: là hệ số khởi động của thiết bị

Trong các phương pháp trên, 3 phương pháp 4,5,6 dựa trên kinh nghiệm thiết

kế và vận hành để xác định PTTT nên chỉ cho các kết quả gần đúng tuy nhiên chúngkhá đơn giản và tiện lợi Các phương pháp còn lại được xây dựng trên cơ sở lýthuyết xác suất thống kê có xét đến nhiều yếu tố do đó có kết quả chính xác hơn,nhưng khối lượng tính toán hơn và phức tạp

Trong đồ án này với phân xưởng SCCK ta đã biết vị trí, công suất đặt, và cácchế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khi tính toán phụ tải độnglực của phân xưởng có thể sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán theocông suất trung bình và hệ số cực đại Các phân xưởng còn lại do chỉ biết diện tích

và công suất đặt của nó nên để xác định phụ tải động lực của các phân xưởng này ta

áp dụng phương pháp tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu Phụ tải chiếusáng của các phân xưởng được xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên mộtđơn vị diện tích sản xuất

2.8 Phương pháp xác định PTTT theo công suất trung bình và hệ số cực đại

Vì đã có thông tin chính xác về mặt bằng bố trí máy móc thiết bị biết được côngsuất và quá trình công nghệ của từng thiết bị nên ta xác định phụ tải tính toán theocông suất trung bình và hệ số cực đại Theo phương pháp này phụ tải tính toán đượcxác định như sau:

Trang 8

Pđmi : công suất định mức của thiết bị

ksd :hệ số sử dụng của nhóm thiết bị tra sổ tayn: Số thiết bị trong nhóm

kmax: Hệ số cực đại, tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ:

Trang 9

+ Khi nhq < 4

→ Phụ tải tính toán được xác định theo công thức

Ptt = n

i ( kti Pdmi )Trong đó:

kti : hệ số tải của thiết bị i

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

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

+ Phụ tải động lực phản kháng

Qtt = Ptt tgφTrong đó :

Cosφ : hệ số công suất tính toán của nhóm thiết bị, tra sổ taycosφtb =





dmi

dmiP

3 Chia nhóm phụ tải động lực.

Căn cứ vào vị trí lắp đặt, vào tính chất và chế độ làm việc của các thiết bị, các thiết

bị trong nhóm nên gần nhau tránh chồng chéo nhau và giảm chiều dài dây dẫn hạ

áp Vì vậy chúng ta có thể chia ra thành 3 nhóm cơ bản sau:

Nhóm 1 bao gồm các thiết bị mang số ký hiệu trên mặt bằng là : 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,

8, 9, 10, 11, 12

Nhóm 2 bao gồm các thiết bị mang số ký hiệu trên mặt bằng là : 13, 14, 15, 16.Nhóm 3 bao gồm các thiết bị mang số ký hiệu trên mặt bằng là : 17, 18, 19, 20, 21, 22

Phụ tải của các nhóm thiết bị và phụ tải tính toán của chúng được ghi trong bảng 1.1

Trang 10

Bảng 1.1Tên

nhóm Thiết bị điện

Ký hiệutrên mặtbằng

Số lượng Nhãn hiệu

Công suất đặt của thiết bị ( KW )

Máy mài tròn van

năng

a Tính toán phụ tải cho nhóm 1

Bảng danh sách thiết bị của nhóm 1

Trang 11

Tên thiết bị Số lượng Công suất đặt

Pđm(kW)

Hệ số sửdụng ksd

Hệ số côngsuất cos

 Số thiết bị trong nhóm : n = 12

 Thiết bị công suất lớn nhất : Máy tiện ren mang nhãn hiệu IX620 với công suất9,1 kW

→ Số thiết bị có công suất Pđm ≥ 4,55 : n1 = 5

 Công suất của các thiết bị đó : P1 = 36,2 kW

Trang 12

b Tính toán phụ tải cho nhóm 2

Bảng danh sách thiết bị của nhóm 2Tên thiết bị Số lượng Công suất đặt

Pđm(kW)

Hệ số sử dụng ksd

Hệ số công suất cos

→ Số thiết bị có công suất ≥ 1,5 : n1 = 3

 Công suất của các thiết bị đó : P1 = 7,3 kW

Trang 13

9,5

 kVA

Itt = 14,9

38,0.3

82,9

c Tính toán phụ tải cho nhóm 3

Bảng danh sách thiết bị của nhóm 3Tên thiết bị Số lượng Công suất đặt

Pđm(kW)

Hệ số sử dụng ksd

Hệ số công suất cos

Trang 14

→ Số thiết bị có công suất ≥ 3 : n1 = 2

 Công suất của các thiết bị đó : P1 = 10 kW

2,16

dm

tt U

S

AXác định dòng điện đỉnh nhọn dùng để chon dây chảy cho cầu chì bảo vệ:

Trong đó:

kkđ : hệ số khởi động =6

Trang 15

Bảng phụ tải điện của phân xưởng sửa chữa cơ khí

Trang 17

SVTH: Đinh Sỹ Luật 17 GVHD: Nguyễn Thị Thanh Ngân

Trang 18

 Phụ tải tính toán cho phòng thí nghiệm

+ Phụ tải động lực tác dụng

Ptt = knc Pđ = 0,6 120 = 72 (kW)+ Phụ tải động lực phản kháng

Ta có : cosφ = 0,8 → tgφ = 0,75

Qtt = Ptt tgφ =72 0,75 = 54 ( kVAr )+ Phụ tải tính toán toàn phần

Stt = P2ttQ2tt  722 542  90( kVA )+ Phụ tải chiếu sáng

Trang 19

Ta có : cosφ = 0,65 → tgφ = 1,17

Qtt = Ptt tgφ =1600 1,17 = 1872 ( kVAr )+ Phụ tải tính toán toàn phần

Stt = P2ttQ2tt  1600218722 2462,53( kVA )+ Phụ tải chiếu sáng

- Phụ tải chiếu sáng tác dụng

Pcs = P0 F= 12 6000= 72 ( kW )

- Phụ tải chiếu sáng phản kháng

Qcs = Pcs tgφcs = 0+ Phụ tải tính toán toàn phân xưởng

Ta có : cosφ = 0,6 → tgφ = 1,33

Qtt = Ptt tgφ =2100 1,33 =2800 ( KVAr )

Trang 20

+ Phụ tải tính toán toàn phần

Stt = P2ttQ2tt  2100228002 3500( kVA )+ Phụ tải chiếu sáng

Pcs = P0 F= 12 4800= 57,6 ( kW )

Ta có : cosφ = 0,65 → tgφ = 1,17

Qtt = Ptt tgφ =1550 1,17 = 1813,5 ( kVAr )+ Phụ tải tính toán toàn phần

Stt = P2ttQ2tt  155021813,52 2385,6( kVA )+ Phụ tải chiếu sáng

Pcs = P0 F= 12 1750= 21 ( kW )

Trang 21

Ta có : cosφ = 0,65 → tgφ = 1,17

Pcs = P0 F= 12 9200= 110,4 ( kW )

Trang 22

Ptt = knc Pđ = 0,45 400 = 180 (kW)+ Phụ tải động lực phản kháng

Ta có : cosφ = 0,6 → tgφ = 1,33

Stt = P2ttQ2tt  1802239,92 230( kVA )+ Phụ tải chiếu sáng

Ta có : cosφ = 0,65 → tgφ = 1,17

Trang 23

Trang 24

III PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA TOÀN NHÀ MÁY

3.1 Phụ tải tính toán tác dụng toàn nhà máy

PttNM = kđt



p ttpxi

i P

Trang 25

Trong đó

P : số phân xưởng trong nhà máy

Kđt : hệ số đồng thời , xét khả năng phụ tải các phân xưởng không đồng thời cựcđại

Kđt = 0,9 ÷ 0,95 khi số phân xưởng n = 2 ÷ 4

Kđt = 0,8 ÷ 0,85 khi số phân xưởng n = 5 ÷ 10

Vì nhà máy có 8 phân xưởng nên chọn kđt = 0,85

ttpxiP

ttXN ttXN

P

IV BIỂU ĐỒ PHỤ TẢI CÁC PHÂN XƯỞNG TRONG NHÀ MÁY

Việc xác định biểu đồ phụ tải trên mặt bằng nhà máy có mục đích là để phân phốihợp lý các trạm biến áp trong phạm vi nhà máy, chọn các vị trí đặt máy biến áp saocho đạt chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao nhất

Trang 26

Rpxi : bán kính vòng tròn phụ tải phân xưởng i, mm

Sttpx: Công suất tính toán toàn phân xưởng i, kVA

 Sau khi tính toán ta lập được bảng sau:

STT Tên phân xưởng Pcs (kW) Sttpxi (kVAr) R (cm) αcsi , o

1 Phòng thí nghiệm 120 243,64 5,085 177,3

Trang 27

V XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TRỌNG TÂM NHÀ MÁY

Tâm phụ tải điện là điểm quy ước bất kỳ sao cho :





n 1 i i

i l

P  minTrong đó :

Pi , li : là công suất tác dụng và khoảng cách từ điểm tâm phụ tải điệnđến phụ tải thứ i

Tâm qui ước của phụ tải xí nghiệp được xác định bởi một điểm M có toạ độ (theo

hệ trục độ tuỳ chọn) được xác định bằng các biểu thức sau: M(x0 , y0 , z0)

1 i i

n

1 i

i i

S

x S

n 1 i

i i

S

y S ; z0 =





 n 1 i i

n 1 i

i i

S

z S

Trong đó: Si: là phụ tải tính toán của phân xưởng i

xi , yi , zi : là toạ độ của phân xưởng i theo hệ trục toạ độ tuỳ chọn.n: là số phân xưởng có phụ tải điện trong xí nghiệp

Thực tế ta bỏ qua toạ độ z Tâm phụ tải điện là vị trí tốt nhất để đặt các trạm biến

áp, trạm phân phối, tủ phân phối,tủ động lực nhằm mục đích tiết kiệm chi phí chodây dẫn và giảm tổn thất trên lưới điện

Ta có bảng sau:

Ký hiệu xi (m) yi (m) Sttpxi, kVA Sttpxi, xi Sttpxi, yi

Trang 28

1 i i

n

1 i

i i

S

x S

i

a

i i a i

i

S X

m S

I LỰA CHỌN CẤP ĐIỆN ÁP TRUYỀN TẢI

Việc lựa chớn đồ cung cấp điện có ảnh hưởng rất lớn đến vấn đề kinh tế kỹthuật của hệ thống Một sơ đồ cung cấp điện được gọi là hợp lý nếu thoả mản cácyêu cầu sau:

1 Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật

2 Đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế

3 Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầu phụ tảiĐiện áp định mức của mạng điện ảnh hưởng chủ yếu đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹthuật cũng như các đặc trưng kỹ thuật của mạng điện

Trang 29

Việc chọn đúng điện áp định mức của mạng điện khi thiết kế là bài toán kinh tế, kỹthuật Khi tăng điện áp định mức, tổn thất công suất và tổn thất điện năng sẽ giảmnghĩa là giảm chi phí vận hành, giảm tiết diện dây dẫn và chi phí về kim loại khixây dựng mạng điện, đồng thời tăng công suất giới hạn truyền tải trên đường dây.Trong khi đó, điện áp định mức yêu cầu vốn đầu tư không lớn, ngoài ra khả năngtruyền tải nhỏ.

Theo công thức thực nghiệm :

U = 4,34 l 16 P

Trong đó:

U : cấp điện áp truyền tải, kV

l : khoảng cách từ trạm BATG đến nhà máy (Km)

P : Công suất tác dụng tính toán của nhà máy (Mw)Với l = 12 Km

P = PttXN = 6332,95 (Kw) = 6,33295 ( Mw )

→ U = 4,34 12 16.6,33295 46,2   Kv

→ lựa chọn cấp điện áp truyền tải 35 (Kw )

II VẠCH PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY

Lựa chọn phương án cấp điện là vấn đề rất quan trọngvì nó ảnh hưởng trựctiếp đến vận hành khai thác và phát huy hiệu quả cấp điện

Để chọn phương án cấp điện an toàn phải tuân theo các điều kiện sau:

+ Đảm bảo chất điện năng

+ Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện về tính liên tục phù hợp với yêu cầu củaphụ tải

+ Thuận lợi cho việc lắp ráp vận hành và sửa chữa cũng như phát triển phụtải

+ An toàn cho người vận hành và máy móc

+ Có chỉ tiêu kinh tế hợp lí

Với quy mô nhà máy như trên, với công suất đặt lên tới 13720 kW ( chưa

kể đến phân xưởng SCCK ) Nên ta sẽ xây dựng 1 trạm phân phối trung tâm ( PTTT) nhận điện từ trạm BATG về và phân phối lại cho các BAPX Từ BAPX sẽ có cácđường dây cấp điện đến các động cơ

Tuy nhiên nếu dùng cấp diện áp 35 ( kV ) để truyền tải trên đoạn đường dây

từ trạm PPTT về các trạm BAPX thì các tuyến cáp và các khí cụ điện trên đoạn

Trang 30

đường dây này phải chọn theo cấp 35 ( kV ) Ssẽ tốn kém Do đó ta có thể cóphương án khác cung cấp điện cho nhà máy là dùng 1 trạm biến áp trung tâm( BATT ) 35/10 kV , lấy điện 35 kV từ trạm BATG biến đổi thành điện áp 10 kVcung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng của khu liên hiệp xí nghiệp

Cả 2 phương án trên trạm PPTT và BATT đều được đặt trong nhà máy tạitrọng tâm phụ tải nhà máy M0

III XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ, SỐ LƯỢNG, DUNG LƯỢNG CÁC TRẠM BAPX

3.1 Số lượng các trạm BAPX

Căn cứ vào vị trí, công suất các phân xưởng ta quyết định đăt 5 trạm BAPX

 Trạm B1 cấp điện cho phân xưởng 1 và bộ phận nén khí

 Trạm B2 cấp điện cho phân xưởng SCCK, phòng thí nghiệm và Trạm bơm

 Trạm B3 cấp điện cho phân xưởng số 2

3.2 Số lượng, dung lượng các MBA trong 1 trạm BAPX và vị trí trạm

 Phải gần tâm phụ tải

 Thuận tiện cho lắp đặt, không ảnh hưởng đến giao thông sản xuất

 Có khả năng phòng cháy nổ, đón được gió, tránh được bụi

 An toàn, liên tục cấp điện

 Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm bé nhất

Các trạm dùng loại trạm kề, có 1 tường trạm chung với tường phân xưởng

c/ Dung lượng các MBA

Trang 31

Cho phép quá tải 1,4 lần với điều kiện chỉ quá tải trong 5 ngày đêm, mỗi ngàykhông quá 5 tiếng (đó là thời gian để đưa máy sự cố ra và đưa máy mới vào).

 Nếu khảo sát trong hộ loại 1 có 1 số phần trăm phụ tải loại 3 thì khi có sự cố 1MBA nên cắt phụ tải loại 3 để chọn MBA hợp lí hơn

nck

Stt

hoặc SdmB =

4 , 1

1

nck Sloai

θ1 : nhiệt độ nơi sử dụng , oC

θ0 : nhiệt độ nơi chế tạo , oC

 Tính công suất tính toán của các trạm BAPX

+ Trạm biến áp B1 cấp điện cho phân xưởng số 1 và bộ phận nén khí nên công suấtcủa trạm được tính như sau:

+ Công suất tính toán của trạm B3, B4, B5 cấp điện lần lượt cho các phân xưởng 2,

3, 4 nên công suất tính toán của trạm biến áp chính bằng công suất tính toán củaphân xưởng

 Bảng tính toán công suất cảu các trạm BAPX

Tên trạm Tên phân xưởng Stt, kVA

Trang 32

B2

Phân xưởng SCCKPhòng thí nghiệmTrạm bơm

775,38

d/ Dung lượng các MBA trong từng trạm

Các MBA dùng loại do ABB chế tạo tại Việt Nam, không phải hiệu chỉnhtheo nhiệt độ

 Trạm B1 cấp điện cho phân xưởng 1 và bộ phận nén ép

→ Chọn dùng 2 MBA có công suất định mức SdmB = 1000 kVA

 Trạm B2 cấp điện cho phân xưởng SCCK, phòng thí nghiệm và lò ga

→ Chọn dùng 2 MBA có công suất định mức SdmB = 320A

 Trạm B3 cấp điện cho phân xưởng 2

Trang 33

Sau khi tính toán ta có bảng số liệu các MBA trong trạm

Tên trạm Tên phân xưởng Stt, kVA Số lượng SdmB kVA/

IV PHƯƠNG ÁN ĐI DÂY MẠNG ĐIỆN CAO ÁP

+ Vì nhà máy thuộc hộ loại 1 nên ta sẽ dung đường dây trên không lộ kép dân xđiện từ trạm BATT về trạm PPTT (hoặc trạm BATT) của nhà máy

Trang 34

+Để đảm bảo mỹ quan và an toàn, mạng cao áp trong nhà máy từ trạm PPTT ( hoặctrạm BATT ) đến các trạm BAPX dùng cáp ngầm Để đảm bảo độ tin cậy cung cấpđiện ta dung cáp lộ kép

+ Căn cứ vào vị trí trạm PPTT ( hoặc trạm BATT ) và các trạm BAPX trên mặtbằng, ta đề xuất 4 phương án đi dây mạng cao áp Trong đó các trạm BAPX có thểđược lấy điện trực tiếp từ trạm PPTT ( hoặc trạm BATT ) hoặc các trạm BAPX ở xa

có thể lấy điện liên thông qua các trạm ở gần

V ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY

1 Phương án 1

VI CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ, KỸ THUẬT CỦA CÁC PHƯƠNG ÁN

Các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của các phương án phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ của

nó Vì vậy các sơ đồ mạng điện cần phải có các chi phí nhỏ nhất, đảm bảo độ tincậy cung cấp điện cần thiết và chất lượng điện năng yêu cầu trong các hộ tiêu thụ,thuận tiện và an toàn trong vận hành

Trang 35

Sau khi lựa chọn sơ bộ một số phương án đi dây cao áp, ta phải tiến hành sosánh kinh tế, kỹ thuật giữa các phương án để chọn được phương án tối ưu.

Trước hết các phương án được đem ra so sánh kinh tế, kỹ thuật phải thoảmãn các yêu cầu của mạng điện

Những yêu cầu kỹ thuật chủ yếu với các mạng điện là độ tin cậy cung cấpđiện và chất lượng điện năng

+ Độ tin cậy cung cấp điện : Vì các hộ tiêu thụ hầu hết là các hộ loại 1 nên tadùng đường dây lộ kép và trạm 2 MBA để cung cấp điện

+ Chất lượng điện năng : thể hiện ở tần số dòng điện và đọ lệch điện áp sovới điện áp định mức trên các cực của thiết bị dùng điện

- Khi thiết kế các mạng điện thường giả thiết rằng hệ thống hoặc cá nguồn cung cấp

có đủ công suất để cung cấp cho các phụ tải do đó coi như tần số được duy trì

- Tổn thất điện áp phải nằm trong phạm vi cho phép

Các phương án đã thoả mãn các yêu cầu về kỹ thuật phải được so sánh về chỉtiêu kinh tế để chọn ra được 1 phương án tối ưu Mục đích tính toán của phần này là

so sánh tương đối giữa 4 phương án cấp điện, chỉ cần tính toán so sánh phần khácnhau giữa các phương án Cả 4 phương án đều có những phần tử giống nhau: đườngdây cung cấp từ trạm BATG về nhà máy, 5 trạm BAPX Vì vậy ta chỉ so sánh kinh

tế ký thuật các mạng cao áp

+ Để so sánh kinh tế kỹ thuật các phương án, ta dựa vào chi phí tính toán hàng nămcủa các phương án

Các chi phí vận hành hàng năm của các thiết bị điện gồm có :

- Khấu hao về hao mòn các thiết bị của các đường dây, các trạm BA của cácphần tử khác trong mạng điện

- Các chi phí về sửa chữa và phục vụ các đường dây, các trạm và của cácphần tử khác trong mạng điện

- Chi phí tổn thất điện năng trong mạng điện

Z = ( avh + atc ) K + C∆ATrong đó :

Z : chi phí tính toán toán hàng năm của mạng điện, đ

avh : hệ sô vận hành mạng điện theo từng năm, %

Với trạm và cáp avh = 0,1

Với đường dây trên không avh = 0,04

K : vốn đầu tư mạng điện, đ

Trang 36

K = KDD + Ktram + Knc

KDD : vốn đầu tư cho đường dây, đ

KDD = ∑ ( a K0DD l ) Trong đó:

K0DD : suất vốn đầu tư cho đường dây lộ dơn, 103 đ/m

l : chiều dài đường dây, ma: số lộ đường dây

Ktram : Vốn đầu tư cho các trạm BA, đ

C∆A : chi phí cho tổn thất điện năng, đ

τ : thời gian tổn thất công suất cực đại, h

Tmax : thời gian sử dụng công suất cực đại, h

Tmax = 5000 h → τ = ( 0,124 +Tmax 10-4 )2.8760 = 3411 h

∆Pmax : tổn thất công suất tác dụng trên đường dây, kW

∆Pmax =

2 .

S

dm

tt dm

tt



Trang 37

C∆Atram :chi phí tổn thất điện năng do trạm gây ra, đ

∆Atram = n ∆P0 8760 + 1 .( )2 

dmB

tt n

∆P0 : tổn thất không tải 1 máy, W

SdmB : công suất địmh mức 1 máy, kVA

Stt : công suất tính toán cả trạm, kVA

VII LỰA CHỌN DÂY DẪN

1 Điều kiện chọn dây dẫn

Với nhà máy sử dụng cấp điện áp trung áp 35 kV và 10 kV, do đường dâyngắn nên tổn thất điện áp nhỏ, mặt khác thời gian sử dụng công suất cực đại Tmaxcủa xí nghiệp lớn nên ta lựa chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế Jkt,A/cm2

Tiết diện dây dẫn được chọn theo

kt

tt kt

J I

F 

Trong đó:

Jkt : mật độ kinh tế của dòng điện, A/cm2

Jkt = f ( Tmax , loại dây, vỏ bọc )

Itt : dòng điện chạy trên đường dây trong đó chế độ phụ tải cực đại, A

Tiết diện được chọn là tiết diện tiêu chuẩn lớn hơn gần nhất với giá trị Ftt

2 Kiểm tra dây dẫn được chọn

Dây dẫn được chọn theo điều kiện Jkt phải được kiểm tra theo các điều kiện:

a Điều kiện về dòng điện cho phép

Isc = IcpTrong đó :

b Điều kiện về độ bền cơ

Thường dây dẫn được chọn với tiết diện tối thiểu ứng với 1 cấp điện áp nào đó thì

đã thoả mãn điều kiện về độ bền cơ nên ta k cần kiểm tra điều kiện này

c Điều kiện về ổn định nhiệt dòng ngắn mạch

Trang 38

tc : thời gian cắt ngắn mạch, tc = 0,5 ÷ 1 s ; thường chọn tc = 0,8s

Điều kiện về ổn định nhiệt dòng ngắn mạch có thể được kiểm tra sau khi đã chọnmáy cắt

3 Lựa chọn dây dẫn từ trạm BATG về trạm PPTT

Với đường dây từ trạm BATG về nhà máy ta sử dụng đường dây trên không,khu kiên hiệp xí nghiệp thuộc hộ loại 1 nên ta dùng dây lộ kép loại dây nhôm lõithép

Tra cẩm nang ta được thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax của nhà máy

là : T max = 5000 h

Đường dây từ trạm BATG về nhà máy có chiều dài 12 Km

Dây dẫn được chọn theo điều kiện Jkt , tra bảng với Tmax = 5000 h , loại dâynhôm lõi thép được Jkt = 1,1 A/mm2

Dòng điện trên mỗi dây dẫn trong chế độ phụ tải cực đại

79,33

2 3 2 3.35

ttXN dm

72,12 1,1

ttXN kt

I

mm

Ta chọn dây nhôm lõi thép tiết diện 95 mm2 : 2AC – 95 do CADIVI chế tạo

+ Kiểm tra dây dẫn được chọn

- Theo điều kiện dòng sự cố

Isc = 2 IttXN = 2 79,33= 158,66 ATra bảng dây AC – 95 có Icp = 320 A

→ Isc = 158,66 A < Icp = 320 A thoả mãn

- Theo điều kiện về tổn thất điện áp

Dây AC – 95 có r0 = 0,33 ( Ω/km ) , x0 = 0,371( Ω/km )

Trang 39

+ Trong chế độ bình thường

∆Ubt =

dm

ttXN ttXN

l x Q r

P

R P

.2

).

.

(





Trong đó :

l : chiều dài đoạn đường dây, km

→ ∆Ubt =

dm

ttXN ttXN

l x Q r

P U

X Q R P

.2

).

.

(

→ ∆Ubt = 818,72 V <  Ubt cp  1100V thoả mãn+ Trong chế độ sự cố

Khi sự cố 1 đường dây, đường dây còn lại mang toàn bộ tải nên tổn thất điện

áp trên đường dây đó sẽ tăng gấp 2 lần

Vậy dây dẫn chọn là phù hợp

4 Các đường dây từ trạm PPTT về trạm BAPX

Các đường dây từ trạm PPTT ( hoặc BATT ) về các trạm BAPX nằm trongnhà máy nên để đảm bảo mỹ quan và an toàn ta dùng dây cáp Phụ tải nhà máy hầuhết là loại 1 nên ta dùng cáp lộ kép loại XLPE lõi đồng bọc thép của hãngFURUKAWA Nhật Bản Vì hệ thống cáp trong nhà máy có chiều dài nhỏ nênkhông cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép khi chọn cáp Các cáp này sẽđược chọn trong phần sau khi tính toán cho từng phương án

VIII TÍNH TOÁN CHI TIẾT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN

Trang 40

tt kt kt

I F

Tuyến cáp này cấp điện cho cả 2 trạm B4 và B5

Dòng điện trên mỗi dây cáp trong chế độ phụ tải cực đại

Định dạng
Số trang	91
Dung lượng	1,73 MB