Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp gồm các phân xưởng với các dữ kiện cho trong bảng. Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện SkMVA, khoảng cách từ điểm đấu điện đến nhà máy là L, m. Cấp điện áp truyền tải là 110kV. Thời gian sử dụng công suất cực đại là TM,h. phụ tải loại I và loại II chiếm KIII % . Giá thành tổn thành tổn thất điện năng C∆ = 1500 đkWh; suất thiệt hại do mất điện gth =10000đkWh; hao tổn điện áp cho phép trong mạng tính từ nguồn ( điểm đấu điện ) là ∆Ucp= 5%. Các số liệu khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế điện.
Trang 1MỤC LỤC
Ta sẽ chon cấp điện áp truyền tải cho xí nghiệp là Uđm = 22 kV 16
+ Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp B3 đến phân xưởng số 10(phân xưởng mạ điện) 29
Ta dùng cáp lộ kép để cung cấp điện cho phân xưởng mạ điện 29
+ Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp B4 đến phân xưởng 15 (nhà ăn) 29
Ta dùng cáp lộ đơn để cung cấp điện cho nhà ăn 29
+ Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp B7 đế nhà điều hành số 17 29
Ta dùng cáp lộ đơn để cung cấp điện cho nhà điều hành 29
= (0,124+10-4.Tmax)2.8760 = 2 573,37 h 32
Vậy tổn thất điện năng trên các đường dây của phương án 1 là : 32
3.5.1.2 Phương án 2 32
33
a.Chọn dây cáp 33
Tổn thất điện năng trên các đường dây của phương án 2 là : 35
Theo bảng trên ta thấy : 36
Xét về mặt kinh tế thì phương án 3 có chi phí tính toán hàng năm là bé nhất 36
Xét về mặt kỹ thuật thì phương án có tổn thất điện năng xấp xỉ bằng phương án 1 và 3 36
Phương án 3 thuận tiện cho việc vận hành , xây dựng, sửa chữa và phát triển mạng điện 36 Vậy ta chọn phương án 3 làm phương án tối ưu của mạng cao áp 36
Tmax = 4100 h → = 24 9 7,967h 44
Po = 0,92 κ W, Sđm = 400kVA 44
∆PN = 4,6kW, Stt = 454,395kVA 44
Tổn thất điện năng trên các đường dây của phương án 3 : 45
MỞ ĐẦU
Điện năng là một dạng năng lượng có tầm quan trọng rất lớn đối với bất
kỳ lĩnh vực nào trong nền kinh tế quốc dân và đời sống xã hội Cung cấp điện hợp lý và đạt hiệu quả là vô cùng cần thiết Nó đòi hỏi người kỹ sư tính toán
và nghiên cứu sao cho đạt hiệu quả cao, hợp lý, tin cậy, và đảm bảo chất
Trang 2lượng cả về kinh tế và kỹ thuật đặc biệt là đối với các xí nghiệp công nghiệpnói riêng và ngành công nghiệp cũng như các ngành kinh tế khác nói chung Một phương án cung cấp điện hợp lý phải kết hợp một cách hài hoà cácyêu cầu về kinh tế, độ tin cậy cung cấp điện, độ an toàn cao, thẩm mỹ Đồngthời phải đảm bảo tính liên tục cung cấp điện, tiện lợi cho vận hành, sửa chữakhi hỏng hóc và phải đảm bảo được chất lượng điện năng nằm trong phạm vicho phép Hơn nữa phải thuận lợi cho việc mở rộng và phát triển trong tươnglai.
Với đề tài: “Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp”, em
đã cố gắng học hỏi, tìm hiểu để hoàn thành một cách tốt nhất.Trong thời gianthực hiện đề tài, cùng với sự cố gắng của bản thân đồng thời em đã nhận được
sự giúp đỡ hướng dẫn rất tận tình của các thầy cô trong khoa, đặc biệt là thầy
giáo Phạm Mạnh Hải - người đã trực tiếp giảng dạy môn “ Hệ thống cung
cấp điện” và hướng dẫn em thực hiện đề tài này.
Song do kiến thức còn hạn chế nên bài làm của em không thể tránh khỏinhững thiếu sót Do vậy em kính mong nhận được sự góp ý bảo ban của cácthầy cô cùng với sự giúp đỡ của các bạn để em có thể hoàn thiện đề tài củamình và hoàn thành tốt việc học tập trong nhà trường cũng như công việc saunày
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Phạm Công Tuấn Anh
GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁYThiết kế cung cấp điện bài 21B
A Dữ kiện :
Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp gồm các phân xưởngvới các dữ kiện cho trong bảng Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện SkMVA,khoảng cách từ điểm đấu điện đến nhà máy là L, m Cấp điện áp truyền tải là110kV Thời gian sử dụng công suất cực đại là TM,h phụ tải loại I và loại II chiếm
K % Giá thành tổn thành tổn thất điện năng C = 1500 đ/kWh; suất thiệt hại do
Trang 3mất điện gth =10000đ/kWh; hao tổn điện áp cho phép trong mạng tính từ nguồn( điểm đấu điện ) là ∆Ucp= 5% Các số liệu khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kếđiện.
Số liệu thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp ( nhà máy )
Tổng công suất đặt,kW
Hệ số nhu cầu
Sệ số công suất, cosϕ
Trang 420 Máy nén N01 15 200 0,48 0,72
B Nhiệm vụ thiết kế
1 Tính toán phụ tải
1.1 Xác định phụ tải tính toán phân xưởng
- Xác định phụ tải động lực của các phân xưởng
- Xác định phụ tải chiếu sáng (lấy Po=12w/m2) và thông thoáng
- Tổng hợp phụ tải của mỗi phân xưởng
1.2 Xác định phụ tải của các phân xưởng khác
1.3 Tổng hợp phụ tải của toàn xí nghiệp, xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tảitrên mặt bằng xí nghệp
2 Xác định sơ đồ nối của mạng điiện nhà máy
2.1 Chọn cấp điện áp phân phối
2.2 Xác định vị trí đặt của trạm biến áp (hoặc trạm phân phối trung tâm)2.3 Chọn công suất và số lượng máy biến áp của trạm biến áp nhà máy và cáctrạm biến áp phân xưởng
2.4 Chọn dây dẫn từ nguồn tới trạm biến áp nhà máy
2.5 Lựa chọn sơ đồ nối điện từ trạm biến áp nhà máy/TPPTT đến các phânxưởng (so sánh ít nhất 3 phương án)
3 Tính toán tải điện
3.1 Xác định hao tổn điện áp trên đường dây và trong máy biến áp
3.2 Xác định hao tổn công suất
3.3 Xác định hao tổn điện năng
4 Chọn và kiểm tra thiết bị
4.1 Tính toán ngắn mạch tại các điểm đặc trưng (chọn điểm ngắn mạnh phù hợp)
4.2 Chọn và kiểm tra thiết bị
- Cáp điện lực
- Thanh cái và sứ đỡ
- Máy cắt, dao cách ly, cầu dao, cầu chảy, aptomat…
- Máy biến dòng và các thiết bị đo lường
4.3 Kiểm tra chế độ mở máy của động cơ
5 Tính toán bù hệ số công suất
Trang 55.1 Tính toán bù hệ số công suất phản kháng để nâng hệ số công suất lên giátrị Cosϕ2 = 0,92
5.2 Đánh giá hiệu quả bù
6 Hoạch toán công trình
6.1 Liệt kê thiết bị
6.2 Xác định các chỉ tiêu kinh tế
- Tổng vốn đầu tư của công trình
- Vốn đầu tư trên một đơn vị công suất đặt
- Tổng chi phí trên một đơn vị điện năng
BẢN VẼ:
1 Sơ đồ mặt bằng xí nghiệp với sự bố trí các thiết bị và biểu đồ phụ tải;
2 Sơ đồ mạng điện trên mặt bằng xí nghệp gồm cả các sơ đồ của các phương án so sánh
3 Sơ đồ nguyên lý mạng điện vớ đầy đủ mã hiệu của các thiết bị lựa lựa chọn
4 Sơ đồ trạm biến áp gồm: sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt bằng và mặt cắt trạm biến áp, sơ đồ nối đất
5 Bảng số liệu tính toán mạng điện: phụ tải, so sánh các phương án, tínhtoán ngắn mạnh và chọn thiết bị, hoạch toán công trình
Sơ đồ mặt bằng nhà máy thiết bị điện
Trang 6Tỉ lệ 1:5000
Trang 7CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN PHỤ TẢI CỦA XÍ NGHIỆP
CÔNG NGHIỆP
Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương vớiphụ tải thực tế ( biến đổi ) về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoạicách điện Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiết
độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tảitính toán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị về mặt phát nóng
Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong
hệ thống cung cấp điện như: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảovệ tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọndung lượng bù công suất phản kháng Phụ tải tính toán phụ thuộc vào cácyếu tố như: công suất, số lượng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ
và phương thức vận hành hệ thống Vì vậy xác định chính xác phụ tải tínhtoán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng Bởi vì: nếu phụ tải tínhtoán xác định được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ giảm tuổi thọ các thiết bịđiện, có khi dẫn đến sự cố cháy nổ, rất nguy hiểm; nếu phụ tải tính toán lớnhơn thực tế nhiều thì các thiết bị điện được chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu, do
đó gây lãng phí
Việc phân loại phụ tải sẽ cho phép lựa chọn sơ đồ cung cấp điện phù hợp,đảm bảo cho các thiết bị làm việc tin cậy và hiệu quả Dưới góc độ tin cậycung cấp điện, phụ tải có thể được chia thành ba loại như sau:
Phụ tải loại I: Là những phụ tải mà khi có sự cố ngừng cung cấp điện sẽdẫn đến: Nguy hiểm cho tính mạng con người; Phá hỏng thiết bị đắt tiền; Phá
vỡ quy trình công nghệ sản xuất; Gây thiệt hại lớn cho nền kinh tế quốc dân;Gây ảnh hưởng không tốt về chính trị, ngoại giao
Phụ tải loại II: Là loại phụ tải mà khi có sự cố ngừng cung cấp điện sẽdẫn
đến: Thiệt hại lớn về kinh tế do đình trệ sản xuất, phá hỏng thiết bị; Gây hưhỏng sản phẩm; Phá vỡ các hoạt động bình thường của đại đa số công chúng Phụ tải loại III: Gồm tất cả các loại phụ tải không thuộc hai loại trên, tức
là phụ tải được thiết kế với độ tin cậy cung cấp điện không đòi hỏi cao lắm
Do tính chất quan trọng như vậy nên từ trước tới nay đã có nhiều côngtrình nghiên cứu và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện Song vì phụtải điện
phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đã trình bày ở trên nên cho đến nay vẫn chưa
có phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi Những phương pháp đơngiản
Trang 8thuận tiện cho việc tính toán thì lại thiếu chính xác, còn nếu nâng cao được độchính xác, kể đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố thì phương pháp tính lại phứctạp.
Vì các phân xưởng đã biết công suất đặt và hệ số đồng thời nên phụ tải
tính toán được xác định theo công suất đặt và hệ số đồng thời.
2.1 Xác định phụ tải của từng xí nghiệp và phụ tải
2.1.1 Phân xưởng điện phân
2.1.1.1 Phụ tải động lực:
Theo bảng số liệu 1.1 ta có:
Tổng công suất đặt là : P1∑=800 kW
Hệ số đồng thời : kdt1 = 0,4
Trang 9Hệ số công suất : Cos ϕ 1 = 0,67 → Tanϕ1=1,108
Công suất tính toán của phân xưởng :
Bóng đèn sợi đốt có : Cosϕ=1 ; Tanϕ=0→ Qcs=0
Bóng tuypt có : Cos ϕ=0,8 ; Tanϕ=0,75→Qcs≠0
Như vậy ta sẽ chọn đèn sợi đốt cho xưởng điện phân
Phụ tải chiếu sáng được xác định theo công suất chiếu sáng trên một đơn vịdiện tích
Công thức tính : Pcs = p0.S
Qcs = Pcs.tanϕ
Trong đó :
+ p0 : suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích (12 W /m2)
+ S : diện tích cần được chiếu sáng (m2)
+ ϕ : hệ số công suất của bóng đèn
Diện tích chiếu sáng toàn phân xưởng : S = a.b= 24525 m2
Suất phụ tải tính toán chung cho toàn phân xưởng , chọn p0 = 12 (W/m2)
Vậy ta được :
Pcs1 = 12.24525.0.001 = 294,3(kW)
Qcs1 = 0 (do dùng bóng sợi đốt)
2.1.1.3 Tính toán phụ tải của toàn bộ phân xưởng
Tổng công suất tác dụng của phân xưởng được xác định như sau:
Ppxi = Pdli + Pcsi
Trong đó:
Pđli: Là phụ tải động lực của phân xưởng
Pcs : Công suất chiếu sáng của phân xưởng
Thay số vào ta được :
Trang 10
( )
320 294,3614,3
Trang 112.2 Xác định phụ tải tính toán cho toàn xí nghiệp
Công suất tính toán tác dụng của toàn xí nghiệp :
PXN = kdt ∑ Ppxi
QXN = kdt ∑ Qpxi
Trong đó kdt là hệ số đồng thời, lấy kdt = 0,7 (do có n = 15>10)
n : số phân xưởng trong xí nghiệp
Trang 12Công suất biểu kiến của toàn xí nghiệp :
XN
P C
S
=> sinϕXN = 0,3 , tanϕXN = 0,29
2.3 Xây dựng biểu diễn biểu đồ phu tải :
Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng của hệ thống cungcấp điện xí nghiệp công nghiệp Việc bố trí hợp lý các trạm biến áp trongphạm vi nhà máy, xí nghiệp là một vấn đề quan trọng Để xây dựng sơ đồcung cấp điện có các chỉ tiêu về kinh tế kỹ thuật đảm bảo chi phí hàng năm là
ít nhất, hiệu quả cao Để xác định được các vị trí đặt biến áp, trạm phân phốichính, các trạm biến áp xí nghiệp công nghiệp ta xây dựng biểu đồ phụ tảitrên toàn bộ mặt bằng nhà máy
Biểu đồ nhà máy có vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tính toán củaphân xưởng theo tỷ lệ đã chọn
Để xác định biểu đồ phụ tải cho toàn nhà máy ta chọn tỉ lệ xích
S r
m
π
= Trong đó:
+ Spxi là phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i (KVA)
+ ri là bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phân xưởng thứ i (cm,m)+ m là tỷ lệ xích (KVA/cm) hay (KVA/m )2
Mỗi phân xưởng có một biểu đồ phụ tải tâm của đường tròn biểu đồphụ tải trùng với tâm phụ tải phân xưởng
Các trạm biến áp được đặt đúng gần sát tâm phụ tải điện
- Góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải :
360 cs
cs
px
P P
Với phân xưởng điện phân :
Trang 131 1 709, 28
6,72 3,14.5
px
S r
cs cs
tt
P P
Trang 14Bảng 2.3 Bảng tọa độ các phân xưởng
Biểu đồ phụ tải của toàn nhà máy
2.4 các phương án cung cấp điện cho các phân xưởng
Từ các số liệu tính toán ta thấy quy mô sản xuất của nhà máy là lớn do vậy ta sẽ dự định đặt 1trạm phân phối trung gian 22kv hoặc 1 trạm biến áp trung gian 22/10 kv để phân phối điện áp cho các máy ba phân xưởng Máy
ba phân xưởng ta dự định đặt một số trạm tuỳ theo phụ tải tính toán của các phân xưởng
Vì đây là nhà máy phân xưởng điện phân do vậy vai trò của nó rất quan trọng trong các lĩnh vực, do đó nó đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện cũng
Trang 15rất cao nên mạng điện nối từ trạm biến áp khu vực tới nhà máy ta dùng đườngdây trên không và đi lộ kép và để đảm bảo mỹ quan và an toàn mạng cao áp trong nhà máy ta dùng cáp ngầm
Các trạm biến áp phân xưởng ta dùng loại trạm kề có một mặt tường giáp với tường của phân xưởng
Trạm phân phối trung gian 22kv hoặc trạm biến áp trung gian đặt tại tâm phụ tải của toàn nhà máy
Trang 16CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI CỦA MẠNG ĐIỆN NHÀ MÁY
Theo phương án này, điện áp truyền tải từ hệ thống là 22kV sẽ đượctruyền tới trạm phân phối trung tâm nhà máy, và tiếp tục được truyền xuốngtrạm biến áp phân xưởng và tại đây điện áp được hạ xuống 0,4kV nhờ biến ápphân xưởng để cung cấp cho phụ tải
3.1 Chọn cấp điện áp phân phối và phương án cung cấp điện cho các phân xưởng
3.1.1 Chọn cấp điện áp phân phối
Ta sẽ chon cấp điện áp truyền tải cho xí nghiệp là Uđm = 22 kV
3.1.2 Phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng.
Các phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng:
+ Phương án sử dụng sơ đồ dẫn sâu:
Đưa đường dây trung áp 22 kv vào sâu trong nhà máy đến tận các trạmbiến áp phân xưởng nhờ đưa điện áp cao vào trạm biến áp phân xưởng sẽ giảm được vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm , giảm được tổn thất và nâng cao năng lực truyền tải của mạng tuy nhiên nhược điểm của sơ đồ này là độ tin cậy cung cấp điện không cao, các thiết bị sử dụng trong sơ đồ giá thành đắt và yêu cầu trình độ vận hành phải rất cao, nó chỉ phù hợp với các nhà máy có phụ tải rất lớn và các phân xưởng sản xuất nằm tập trung gần nhau nên ở đây ta không xét đến phương án này
+ Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian (tbatg).
Nguồn 22 kv từ hệ thống về qua tbatg được hạ xuống điện áp 10 kv để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu tư cho mạng điện cao áp trong nhà máy cũng như các tba phân xưởng, vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng được cải thiện song phải đầu
tư xây dựng tbatg, gia tăng tổn thất cho mạng cao áp Nếu sử dụng phương ánnày, vì nhà máy là hộ loại 1 nên tbatg phải đặt hai máy biến áp với công suất được chọn theo điều kiện:
+ phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm (tpptt):
Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng thông qua tpptt nhờ vậy việc quản lý, vận hành mạng điện cao áp nhà máy sẽ thuận lợi hơn , tổn thất trong mạng giảm , độ tin cậy cung cấp điện được gia tăng, song vốn đầu tư cho mạng cũng lớn hơn trong thực tế đây là phương án
Trang 17thường được sử dụng khi điện áp nguồn không cao hơn 22 kv , công suất các phân xưởng tương đối lớn.
Vậy đối với xí nghiệp này ta chọn phương án sử dụng trạm phân phối trungtâm
3.2 Xác định vị trí đặt của trạm biến áp
3.2.1 Xác định vị trí trạm biến áp phân xưởng
Trong các nhà máy thường sử dụng các kiểu trạm biến áp phân xưởng:
+ Các trạm biến áp cung cấp điện cho một phân xưởng có thể dùng loại liền kề có một tường của trạm chung với tường của phân xưởng nhờ vậy tiết kiệm được vốn xây dựng và ít ảnh hưởng đến công trình khác
+Trạm lồng cũng được sử dụng để cung cấp điện cho một phần hoặc toàn
bộ một phân xưởng vì có chi phí đầu tư thấp, vận hành, bảo quản thuận lợi song về mặt an toàn khi có sự cố trong trạm hoặc phân xưởng không cao + Các trạm biến áp dùng chung cho nhiều phân xưởng nên đặt gần tâm phụ tải, nhờ vậy có thể đưa điện áp cao tới gần hộ tiêu thụ điện và rút ngắn khá nhiều chiều dài mạng phân phối cao áp của xí nghiệp cũng như mạng hạ
áp phân xưởng, giảm chi phí kim loại làm dây dẫn và giảm tổn thất cũng vì vậy nên dùng trạm độc lập, tuy nhiên vốn đầu tư trạm sẽ bị gia tăng
Vậy nên các trạm biến áp phân xưởng có nhiều phương án lắp đặt khácnhau, tuỳ thuộc điều kiện của khí hậu, của nhà máy cũng như kích hước củatrạm biến áp Trạm biến áp có thể đặt trong nhà máy có thể tiết kiệm đất, tánhbụi bặm hoặc hoá chất ăn mòn kim loại Song trạm biến áp cũng xó thể đặtngoài trời, đỡ gây nguy hiểm cho phân xưởng và người sản xuất
Vị trí đặt MBA phải đảm bảo gần tâm phụ tải, như vậy độ dài mạngphân phối cao áp, hạ áp sẽ được rút ngắn, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của sơ
đồ cung cấp điện được đảm bảo tốt hơn
Khi xác định vị trí đặt trạm biến áp cũng nên cân nhắc sao cho các trạmbiến áp cũng nên cân nhắc sao cho các trạm chiếm vị trí nhỏ nhất để đảm bảo
mỹ quan, không ảnh hưởng đến quá trình sản xuất cũng như phải thuận tiệncho vận hành, sửa chữa Mặt khác cũng nên phải đảm bảo an toàn cho người
Trang 18Để giảm chi phí đầu tư cho dây dẫn và giảm tổn thất điện năng hay làđảm bảo về tiêu chuẩn kinh tế thì trạm phân phối trung tâm nhà máy đặt ởtrung tâm phụ tải của toàn nhà máy.
∑ và
.
tti i Tpptt
tti
S Y S
Y = ∑
∑
Trang 19Thay số vào ta có
1548156,13
355, 26( )4357,81
tti i tpptt
tti
S X
m S
∑ 896401,31
205, 7( )4357,81
tti i Tpptt
tti
S Y
m S
∑
Trang 20
Vậy tọa độ của trạm phân phối trung tâm nhà máy : O( 355,26 ; 205,7 )
X=180,97; Y=95,04;
3.3 Chọn công suất và số lượng máy biến áp
3.3.1 Phương pháp chọn máy biến áp
Máy biến áp được lựa chọn theo các tiêu chuẩn sau :
1 Vị trí đặt trạm biến áp phải thoả mãn theo các yêu cầu gần tâm phụ
tải, thuận tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt vận hành, sửa chữa, an toàn chongười sử dụng và hiệu quả kinh tế
2 số lượng trạm biến áp đặt trong một trạm phụ thuộc vào độ tin cậy
cung cấp điện cho phụ tải của trạm đó
- Với phụ tải loại 1 là phụ tải quan trọng, không được phép mất điện thìphải đặt 2 máy biến áp
- Với phụ tải loại 2 như xí nghiệp sản xuất tiêu dùng, khách sạn, siêuthị,…thì phải tiến hành giữa phương án cấp điện bằng một đường đây-mộtmáy biến áp, với phương án cấp điện bằng đường dây lộ kép và trạm hai máy.Trong thực tế những hộ loại này thường dùng phương án lộ đơn - một máybiến áp cộng với máy phát dự phòng
- Với phụ tải loại 3 như phụ tải ánh sáng sinh hoạt, thôn xóm, khi chung
cư, trường học thì thường đặt môt máy biến áp
3 Dung lượng các máy biên áp được chọn theo điều kiện
Trang 21n.khc.SdmB ≥ Stt
Khi kiểm tra theo điều kiện sự cố một máy biến áp thì:
(n-1).khc.kqt.SdmB ≥ Sttsc
Trong đó :
n - số máy làm việc song song trong TBA
SdmB - công suất định mức của máy biến áp, nhà chế tạo cho
Stt - Công suất tính toán, là công suất yêu cầu lớn nhất của phụ tảitính toán
Sttsc - Công suất tính toán sự cố Khi có sự cố một máy biến áp cóthể bớt một số phụ tải không cần thiết Theo đầu bài thi phụ tải loại I là gầnbằng 100% Khi đó ta có Sttsc = Stt
khc: hệ số hiệu chỉnh máy biến áp theo nhiệt độ môi trường Tachọn máy biến áp sản xuất tại Việt Nam nên khc = 1
kqt: hệ số quá tải sự cố Chọn kqt = 1.4 nếu thoả mãn MBA vậnhành quá tải không quá 5 ngày đêm, số giờ quá tải trong 1 ngày đêm khôngquá 6 giờ và trước khi quá tải MBA vận hành với hệ số quá tải
3.3.2 Trạm biến áp phân xưởng
3.3.3.1 Chọn số lượng trạm biến áp
Căn cứ vào vị trí và công suất tính toán của các phân xưởng ta quyếtđịnh đặt trạm biến áp phân xưởng Trong đó cụ thể các trạm cấp điện như sau:
+ Trạm B1 cấp điện cho phân xưởng trạm từ
+ Trạm B2 cấp điện cho phân xưởng vật liệu hàn
+ Trạm B3 cấp điện cho phân xưởng khí cụ điện số 5 và phân xưởng mạđiện số 10
+ Trạm B4 cấp điện cho phân xưởng phân xưởng nhựa tổng hợpplasmace số 3,phân xưởng tiêu chuẩn số 4, nhà ăn số 15 và phân xưởng làmnguội số 18
+ Trạm B5 cấp điện cho phân xưởng dập số 6, phân xưởng điện số 16 vàphân xưởng số 11
+ Trạm B6 cấp điện cho phân xưởng xi măng amiăng số 7 và kho thànhphẩm số 8
+ Trạm B7 cấp điện cho phân xưởng số 11,số 12,số 13, số 14, số 19, số 9
Trang 22+ Trạm B1 : gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp điệncho phân xưởng trạm từ Tính toán công suất của MBA trong một trạm biến
áp
dmB .tt 709, 282 354,64
hc
S S
n k
Ta chọn hai MBA có công suất là 400 (kVA)- 22/0,4kV
+Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố :
(n-1).khc.kqt.SdmB≥ (1-ᾳ)Sttsc
→
709, 28
506,6( ) ( 1) 1, 4
ttsc dmB
Ta chon MBA có công suất là 560kVA-22/0,4kV
Vậy chọn máy biến áp cho trạm biến áp 1 gồm 2 MBA làm việc song song
có công suất mỗi máy SdmB = 560 (kVA)- 22/0,4 sản xuất tại Việt Nam ( công
ty chế tạo thiết bị Đông Anh sản xuất ) không phải hiệu chỉnh nhiệt độ là hợplí
+ Trạm B2 : gồm hai máy biến áp làm việc song song và cung cấp điệncho phân xưởng Rơnghen Tính toán công suất của MBA trong một trạm biến
Ta chọn hai MBA có công suất là 400 (kVA) - 22/0,4
Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố :
(n-1).khc.kqt.SdmB≥ Sttsc
→
759,92
542,8( ) ( 1) 1, 4
ttsc dmB
Trang 23Tính toán tương tự các trạm biến áp khác ta được bảng sau :
Trang 243.4 Chọn dây dẫn từ nguồn trạm phân phối trung tâm
Với chiều dài đường dây L = 0,3 km, với hướng tới của nguồn như hình
vẽ ta sử dụng đường dây trên không là dây nhôm lõi thép lộ kép
Tiết diện dây dẫn cao áp có thể chọn theo mật độ dòng điện kinh tế Căn
cứ vào số liệu ban đầu Tmax = 4180 h ứng với dây Nhôm theo bảng ta tìmđược Jkt = 1,1 A/mm2
Dòng điện chạy trên dây dẫn được xác định :
Vậy ta chọn dây nhôm lõi thép, tiết diện 70mm2(AC-70)
Ta kiểm tra dây dẫn theo điều kiện dòng sự cố ( phát nóng ) và điều kiện tổnthất điện áp (∆Ucp)
+ Theo điều kiện phát nóng: tra bảng dây AC-70 ta có Icp = 175 A Khixảy ra sự cố, tức là đứt một đường dây thì đường dây còn lại sẽ chịu tải toàn
bộ đến công suất nhà máy, do vậy :
I sc =2.I =2.71,7 143, 4= A
Vậy Icp > Isc nên thỏa mãn điều kiện phát nóng
+ Theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép
Tra bảng dây AC-70 ta có ro = 0,506 Ω/ km, xo = 0,432 Ω/ km => tổngtrở trên đoạn dây là : Z = (r0 + jx0).(L/2)
Vậy thỏa mãn điều kiện về tổn thất điện áp
Như vậy việc lựa chọn dây dẫn AC-22 dùng để đưa điện từ nguồn về trạmPPTT nhà máy là thỏa mãn các điều kiện về an toàn và tổn thất điện áp chophép
3.5 Lựa chọn sơ đồ nối điện từ trạm phân phối trung tâm nhà máy đến các phân xưởng.
Sau đây lần lượt tính toán kinh tế kỹ thuật cho các phương án Mụcđích tính toán của phần này là so sánh tương đối giữa các phương án cấp điện,
Trang 25chỉ cần tính toán so sánh phần khác nhau giữa các phương án Dự định dùngcáp XLPE lõi đồng bọc thép do hãng FURUKAWA của Nhật Bản, có cácthông số kỹ thuật cho trong phụ lục.
Do nhà máy thuộc loại hộ tiêu thụ loai 1, nên điện cung cấp cho nhàmáy được truyền tải trên không lộ kép Từ trạm phân phối trung tâm tới cácTBA phân xưởng B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7 dùng cáp lộ kép đi ngầm
Căn cứ vào vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng và trạm PPTT trên mặtbằng nhà máy, ta đề suất ra 2 phương án cấp điện như sau :
+ Phương án 1 : các trạm biến áp phân xưởng được cấp điện trưc tiếp từtrạm PPTT (ứng với sơ đồ hình tia, đi dây vuông góc)
+ Phương án 2 : các trạm biến áp xa trạm biến áp trung tâm nhà máy thìlấy liên thông qua các trạm ở gần trạm PPTT
Sơ đồ đi dây của 2 phương án như sau :
• Phương án 1:
Chú thích :
Trang 26• Phương án 2:
Chú thích :
Trang 27
3.5.1 Tính toán lựa chọn dây dẫn từ trạm PPTT nhà máy đến các TBA phân xưởng
Trang 28ax 9,3 2
33,1
lvM kt
Vậy chọn cáp có tiết diện F = 50 mm , ký hiệu 2XLPE (32 ´ 50) có Icp
= 200A.(tra sổ tay kĩ thuật của ông Ngô Hồng Quang bảng 4.58)
- Kiểm tra điều kiện phát nóng :
Isc = 2.Imax = 2.9,3 = 18,6 A < Icp = 200A
- Kiểm tra theo tổn thất điện áp cho phép:
Do đoạn đường dây là rất ngắn nên tổn thất điện áp là không đáng kể, vậy
ta có thể bỏ qua không kiểm tra lại theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép.
lvMax kt
Kiểm tra điều kiện phát nóng Isc = 2.Imax = 2.4,64 = 9,28 A < Icp = 200A
Do đoạn đường dây là rất ngắn nên tổn thất điện áp là không đáng kể, vậy ta
có thể bỏ qua không kiểm tra lại theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép.
lvMax kt
Kiểm tra điều kiện phát nóng Isc = 2.Imax = 2.9,9 = 19,8 A < Icp = 200A
Do đoạn đường dây là rất ngắn nên tổn thất điện áp là không đáng kể, vậy ta
có thể bỏ qua không kiểm tra lại theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép.
Vậy dây đã chọn là hợp lý
Trang 29+ Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp B3 đến phân xưởng số 10(phân xưởng mạ điện).
Ta dùng cáp lộ kép để cung cấp điện cho phân xưởng mạ điện
do hãng CADIVI chế tạo
Isc = 2.Ilvmax = 37,6.2 = 75A
Vậy ta chọn cáp có tiết diện (3x185+70) với Icp = 450 A(tra bảng phụ lục
22 giáo trình cung cấp điện của ông Ngô Hồng Quang)
+ Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp B4 đến phân xưởng 15 (nhà ăn)
Ta dùng cáp lộ đơn để cung cấp điện cho nhà ăn
do hãng CADIVI chế tạo có tiết diện (3x50+35) với Icp = 192 A
Điều kiện chọn cáp : Icp ≥ Imax , chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC
do hãng CADIVI chế tạo có tiết diện (3x50+35) với Icp = 192 A
Trang 30Tính toán tương tự cho các trạm khác ta được bảng sau :
2 dm
2
.102
R.U
S
Trong đó :
P∆ là tổn thất công suất tác dụng trên đường dây, kW
Stt là công suất tính toán, kVA
Trang 31Uđm là điện áp định mức, kV
R là điện trở của đường dây, Ω
R = r0 L , với ro là điện trở suất của đường dây Ω/km, L là chiều dàiđường dây km
- Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây từ PPTT nhà máy đến trạm B1:
S R U
S R U
Trang 32=> Tính toán kinh tế cho phương án 1
Hàm chi phí tính toán hàng năm của một phương án
+ Yi∆A.= C ∆A : chi phí vận hành hàng năm
Với đường dây cáp ta lấy atc = 0,2 ; avh = 0,1
Trang 33a.Chọn dây cáp
Thực hiện tính toán tương tự như phương án 1 ta được bảng sau
Bảng 3.6
Trang 34b Tính tổn thất công suất tác dụng và tổn thát điện năng trên đường dây + Xác định tổn thất công suất tác dụng
Tính toán tương tự như phương án 1 ta được bảng sau :
Bảng 3.7
Trang 353.5.2 So sánh các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật giữa các phương án
Qua tính toán ta có bảng kết quả sau :
Trang 36Theo bảng trên ta thấy :
- Xét về mặt kinh tế thì phương án 3 có chi phí tính toán hàng năm là
Vậy ta chọn phương án 3 làm phương án tối ưu của mạng cao áp.
3.5.3 Sơ đồ nguyên lý mạng điện
Sơ đồ nối TBA phân xưởng đặt 1 MBA