Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệpTrần Đức Tiến

GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ Án Cung Cấp Điện LỜI NĨI ĐẦU Trong cơng cơng nghiệp hố đại hố đất nước, ngành cơng nghiệp có tốc độ phát triển ngày nhanh chóng Gắn liền với đó, hệ thống cung cấp điện cho nhà máy xí nghiệp ln mở rộng ngày đa dạng, đòi hỏi phải liên tục thiết kế Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, việc đào tạo đội ngũ thiết kế có tính chun nghiệp cao địi hỏi thiết Với kiến thức học, sau nhận đề tài "Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho Xí nghiệp cơng nghiệp", em cố gắng để hồn thành tập Trong thời gian thực đề tài vừa qua, em nhận giúp đỡ tận tình thầy môn, đặc biệt dẫn tỉ mỉ thầy PHẠM MẠNH HẢI Một lần nữa, em xin gửi đến thầy PHẠM MẠNH HẢI thầy cô giáo môn Hệ thống cung cấp điện lời biết ơn sâu sắc Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 1tháng năm 2015 Sinh viên: Trần Đức Tiến SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 Mục lục TÍNH TỐN PHỤ TẢI ĐIỆN 1.1 Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng 1.1.1 Tính tốn tải động lực 1.1.2 Tính tốn phụ tải chiếu sáng 1.1.3 Tổng hợp phụ tải 10 1.2 Xác định phụ tải phân xưởng khác xí nghiệp 10 1.3 Tổng hợp phụ tải toàn xí nghiệp vẽ biểu đồ phụ tải mặt xí nghiệp dạng hình trịn bán kính r 12 XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI MẠNG ĐIỆN CỦA XÍ NGHIỆP 17 2.1 Chọn cấp điện áp phân phối 17 2.2 Xác định vị trí đặt trạm phân phối trung tâm-TPPTT MBA phân xưởng 18 2.3 Chọn công suất số lượng máy biến áp trạm biến áp xí nghiệp trạm biến áp cho phân xưởng 19 2.4 Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp xí nghiệp(hoặc TPPTT) 25 2.5 Lựa chọn sơ đồ nối điện từ TPPTT đến phân xưởng 26 2.5.1 Phương án 1:Sơ đồ hình tia 28 2.5.2 Phương án 2:Sơ đồ liên thông 31 TÍNH TỐN ĐIỆN 36 3.1 Xác định tổn hao điện áp đường dây máy biến áp 37 3.2 Xác định tổn hao công suất tổn thất điện 38 3.3 Thiết kế chi tiết cho phương án tối ưu 40 CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN 43 4.1 Tính toán ngắn mạch lựa chọn thiết bị 43 4.2 Lựa chọn kiểm tra dây dẫn,khí cụ điện 48 Đồ Án Cung Cấp Điện TÍNH TỐN BÙ HỆ SỐ CƠNG SUẤT GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI 55 5.1 Tính tốn bù hệ số công suất phản kháng để nâng lên giá trị cosϕ2 = 0, 55 5.2 Đánh giá hiệu bù 60 SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ Án Cung Cấp Điện ĐỀ BÀI Thiết Kế Cung Cấp Điện BÀI 6B “Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp cơng nghiệp” A Dữ kiện: Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp gồm phân xưởng với kiện cho bảng Công suất ngắn mạch điểm đấu điện Sk, MVA, khoảng cách từ điểm đấu điện đến nhà máy L, m Cấp điện áp truyền tải 35kV Thời gian sử dụng công suất cực đại TM , h Phụ tải loại I loại II chiếm K1,2 % Giá thành tổn thất điện c∆ = 1500 đ/kWh; suất thiệt hại điện gth = 10000 đ/kWh; hao tổn điện áp cho phép mạng kín từ nguồn (điểm đấu điện) ∆Ucp = 5% Các số liệu khác lấy phụ lục sổ tay thiết kế điện Số liệu thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp (nhà máy) Sk MVA kI,II % TM , h L,m Hướng tới nguồn 310 78 4480 250 Đông SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ Án Cung Cấp Điện N theo sơ đồ mặt Số lượng Tổng công suất Hệ số nhu Hệ số công thiết bị điện Tên phân xưởng phụ tải đặt, kW cầu, knc suất, cosϕ Phân xưởng điện phân 10 550 0,64 0,43 Phân xưởng Rơn gen 12 550 0,53 0,43 Phân xưởng đúc 60 880 0,62 0,43 Phân xưởng oxyt nhôm 40 370 0,68 0,57 Khí nén 10 250 0,56 0,62 Máy bơm 12 300 0,52 0,43 Phân xưởng đúc 60 800 0,41 0,68 Phân xưởng khí - rèn 40 550 0,43 0,56 Xem liệu phân xưởng 40 550 0,43 0,56 10 Lò 40 800 0,43 0,78 11 Kho nhiên liệu 10 0,57 0,80 12 Kho vật liệu vôi clorur (bột tẩy trắng) 20 0,62 0,67 13 Xưởng lượng 40 350 0,43 0,72 14 Nhà điều hành, nhà ăn 30 150 0,44 0,87 15 Garage ôtô 15 25 0,50 0,82 13 10 11 12 15 14 Tỉ lệ 1:5000 Hình 1: Sơ đồ mặt nhà máy kim loại màu SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI B Nhiệm Vụ Thiết Kế Chính I Tính tốn phụ tải II Xác định sơ đồ nối dây mạng điện nhà máy III Tính toán điện IV Chọn kiểm tra thiết bị điện V Tính tốn bù hệ số cơng suất VI Tính tốn nối đất chống sét VII Hạch tốn cơng trình C Yêu Cầu Bản Vẽ Sơ đồ mặt xí nghiệp với bố trí thiết bị biểu đồ phụ tải Sơ đồ mạng điện mặt xí nghiệp (gồm sơ đồ phương án so sánh) Sơ đồ nguyên lý mạng điện Sơ đồ trạm biến áp nguồn Bảng số liệu kết tính tốn SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI Chương TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN Khi thiết kế cung cấp điện cho cơng trình việc phải xác định nhu cầu sử dụng điện công trình đó.Tùy theo quy mơ cơng trình mà nhu cầu xác định điện theo phụ tải thực tế tính đến phát triển sau Do việc xác định nhu cầu điện giải toán dự báo phụ tải ngắn hạn dài hạn Dự báo phụ tải ngắn hạn xác định phụ tải cơng trình sau đưa cơng trình vào khai thác vận hành.Phụ tải thường gọi phụ tải tính tốn Vậy phụ tải tính tốn số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất, số lượng chế độ làm việc thiết bị điện, phương thức vận hành hệ thống Do việc xác định phụ tải tính tốn cơng việc khó khăn quan trọng Nếu phụ tải tính tốn xác định nhỏ phụ tải thực tế làm giảm tuổi thọ thiết bị điện, dẫn tới cháy nổ Ngược lại phụ tải tính tốn mà lớn phụ tải thực tế nhiều thiết bị chọn lớn gây lãng phí Dưới số phương pháp tính toán phụ tải thường dùng thiết kế hệ thống cung cấp điện: • Tính theo hệ số nhu cầu • Tính theo hệ số kM cơng suất trung bình • Tính theo suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm • Tính theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất Trong thực tế, tùy theo yêu cầu cụ thể mà ta chọn phương pháp tính tốn phụ tải điện cho hợp lý SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ Án Cung Cấp Điện 1.1 1.1.1 Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng Tính tốn tải động lực Phụ tải động lực phân xưởng tính sau: Pdl = knc Pd Qdl = Pdl tgϕ = Pdl − cos2 ϕ cosϕ Trong đó: • knc Hệ số nhu cầu • Pd (kW ) Cơng suất đặt • cosϕ Hệ số cơng suất ⇒ Phu tải phân xưởng điên phân: Pdl1 = 0, 64.550 = 352 (kW ) Qdl1 = 0, 64.550 1.1.2 − cos2 ϕ = 739, 06 (kV Ar) cosϕ Tính tốn phụ tải chiếu sáng Phụ tải chiếu sáng phân xưởng: Pcs = P0 S = P0 a.b Trong đó: • P0 l suất chiếu sáng đơn vị diện tích chiếu sáng,P0 = 0,015 (kW/m2 ) • S (m2 ) diện tích chiếu sáng xưởng • a (m) chiều dài phân xưởng • b (m) chiều rộng phân xưởng SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ Án Cung Cấp Điện ⇒ Phụ tải chiếu sáng phân xưởng điện phân là: Pcs1 = 15.350.135 = 708.75 (kW ) 103 Trong trường hợp ta dùng đèn sợi đốt để thắp sáng có cos ϕ = Qcs1 = Khi ta sử dụng loại thiết bị chiếu sáng khác tương ứng với hệ số cơng suất khác Ta có: Qcs = Pcs tanϕ 680 90 50 40 55 13 150 11 12 15 14 45 95 45 55 45 55 45 55 110 10 90 45 90 55 65 40 400 200 45 130 65 135 135 135 350 Tỷ lệ 1:5000 Hình 1.1: Hình vẽ kích thước chi tiết phân xưởng xí nghiệp thực tế SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ Án Cung Cấp Điện 1.1.3 Tổng hợp phụ tải Ta có: Pttpx = Pdl + Pcs Qttpx = Qdl + Qcs Sttpx = Pttpx + Q2 ttpx Trong đó: • Pttpx Cơng suất tác dụng phân xưởng • Qttpx Cơng suất phản kháng phân xưởng • Sttpx Phụ tải tính tốn phân xưởng ⇒ Công suất tác dụng phân xưởng điện phân : Pttpx1 = 352 + 708, 75 = 1060, 75 (kW ) ⇒ Công suất phản kháng phân xưởng điện phân : Qttpx1 = 739, 06 (kV Ar) ⇒ Phụ tải tính tốn phân xưởng điện phân : Sttpx1 = 1.2 1060, 752 + 739, 062 = 1292, 83 (kV A) Xác định phụ tải phân xưởng khác xí nghiệp SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 10 GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ Án Cung Cấp Điện Điểm ngắn mạch IN (kA) Ixk(kA) N 4,813 12,25 N1 4,7957 12,208 N2 4,7516 12,0956 N3 4,7642 12,1277 N4 4,7706 12,144 N5 4,7808 12,17 Bảng 4.2: Bảng tổng hợp kết ngắn mạch 4.2 Lựa chọn kiểm tra dây dẫn,khí cụ điện Trong điều kiện vận hành khí cụ điện, sứ cách điện chế độ dẫn điện khác làm việc ba chế độ: • Chế độ làm việc lâu dài • Chế độ tải • Chế độ ngắn mạch Lựa chọn thiết bị điện việc làm thường nhật quan trọng kỹ sư điện trình quy hoạch, thiết kế, cải tạo hệ thống điện Lựa chọn thiết bị điện không gây hậu nghiêm trọng Chọn nhỏ làm tăng lượng tổn thất, gây tải, làm giảm tuổi thọ, dẫn đến cháy nổ hư hỏng cơng trình, làm tan rã hệ thống điện Chọn lớn gây lãng phí nguyên vật liệu, tăng vốn đầu tư Nếu tất thiết bị điện lựa chọn tạo cho hệ thống điện trở thành cấu đồng bộ, hoàn chỉnh, đảm bảo tiêu kinh tế – kỹ thuật, an toàn ∗ Kiểm tra dây dẫn chọn theo điều kiện ổn định nhiệt dây dẫn: Dây dẫn từ nguồn trạm PPTT nhà máy chọn dây AC-70 √ √ BN I tc + Tkck Fchon ≥ Fmin = ≈ C C Trong đó: • tc = 0, 2s :là thời gian tồn ngắn mạch • Tkck = 0, 05s :là số thời gian tắt dần thành phần không chu kỳ • BN : xung lượng dịng ngắn mạch • C: hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm dây dẫn,dây AC có C=88A2 s/mm2 SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 48 GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ Án Cung Cấp Điện Khi ngắn xa nguồn thì: IN = I∞ = I = 7, (kA) Vậy tiết diện nhiệt ổn định dây dẫn : √ √ √ BN I tc + Tkck 7500 0, + 0, 05 ≈ (mm ) = = 42, 61 (mm2 ) Fmin = C C 88 Ta thấy tiết diện dây dẫn chọn thỏa mãn điều kiện Fchọn =70 (mm2 ) > Fmin = 42,61 (mm2 ).vậy ta chọn tiết diện dây AC-70 ∗ Kiểm tra tiết diện cáp chọn theo điều kiện ổn định nhiệt: F ≥ α.I∞ tqd (mm2 ); tqd = 0, Vì cáp chọn để truyền tải từ TPPTT tới BAPX có tiết diện 50 mm2 nên ta cần kiểm tra cáp có dịng ngắn mạch lớn nhất.Đó tuyến cáp TPPTT-B1 có dịng ngắn mạch lớn IN = 4, 7957 (kA) F ≥ α.I∞ tqd = 6.4, 7957 0, = 18, 1984 (mm2 ) Mà cáp chọn có tiết diện 50mm2 > F = 18, 1984 mm2 ⇒ Cáp chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt ∗ Thanh cái: Thanh góp hay cịn gọi thanh dẫn Được dùng tủ động lực, tủ phân phối hạ áp, tủ máy cắt, trạm phân phối nhà trời Với tủ cao, trung , hạ áp trạm phân phối nhà thường dùng góp cứng, trạm ngồi trời dùng góp mềm Thanh góp nơi nhận điện từ nguồn cung cấp đến phân phối điện cho phụ tải tiêu thụ Thanh góp phần tử thiết bị phân phối Điều kiện chọn kiểm tra góp theo tài liệu cung cấp điện tiến sĩ Ngô Hồng Quang ta có: -Điều kiện phát nóng lâu dài cho phép: Icp ≥ Iđm = √ Stt 5354, 70 √ = 88, 33 (A) = 3.Uđm 35 ⇐⇒ Icp ≥ 88, 33(A) ⇒ Chọn loại dẫn đồng tiết diện hình chữ nhật có kích thước (100 × 8)mm2 ,mỗi pha ghép với Icp = 2.3610 = 7220 (A) [10] Trang 281-Sách giáo trình Cung Cấp Điện-TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Giáo dục Việt Nam, 2012 SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 49 GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ Án Cung Cấp Điện ∗ Tương tự với điều kiện lựa chọn kiểm tra máy cắt: Điều kiện chọn kiểm tra máy cắt: - Dòng điện lâu dài định mức : IđmMC ≥ Icb , A - Dòng điện cắt định mức : Iđm.cắt ≥ IN , kA - Dòng ổn định động : Iđm.d ≥ ixk , kA - Dòng ổn định nhiệt : iđm.nh ≥ I∞ tqd tđm.nh a)chọn máy cắt hợp 35kV Máy cắt nối vào 35kV chọn loại 8DC11, simens chế tạo Thông số: UđmMC ICđm Iôđđ max A kA kA 35 8DB10 IđmMC kV Loại 2500 40 110 Bảng 4.3: Bảng thông số máy cắt [11] Trang 193-Sách Giáo trình Cung Cấp Điện-TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Giáo dục Việt Nam, 2007 Kiểm tra cưỡng MBA 10000kVA: Icb = 1, 10000 √ = 230, 94(A) 35 Từ điều kiện ⇒ Vậy máy cắt thỏa mãn ∗ Lựa chọn kiểm tra dao cách ly: Dao cách ly có nhiệm vụ chủ yếu cách ly phần mang điện khơng mang điện, tạo khoảng cách an tồn trơng thấy, phục vụ cho công tác sửa chữa, kiểm tra, bảo dưỡng lưới điện Dao cách ly cắt đóng khơng tải máy biến áp cơng suất máy không lớn Cầu dao chế tạo cấp điện áp Ta dùng chung loại dao cách ly cho tất trạm biến áp để dễ dàng cho việc mua sắm, lắp đặt thay Dao cách ly chọn theo điều kiện sau: -Điện áp định mức: UđmDCL ≥ Uđmm = 35(kV ) -Dòng điện định mức: IđmDCL ≥ Ilvmax = 2.K1,2 Ittnm = 2.0, 7.88, 33 = 123, 67(A) -Dòng điện ổn định động cho phép: iđmDCL ≥ ixk = 12, 208(kA) SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 50 GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ Án Cung Cấp Điện Uđm ,kV Iđm ,A IN t ,kA IN max ,kA 36 630 35 50-80 Bảng 4.4: Bảng thông số kỹ thuật dao cách ly 3DC [12] Trang 129-Sổ Tay Tra Cứu Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngô Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007 Chọn loại 3DC hãng siemens chế tạo với thông số cho bên dưới: ∗ Lựa chọn kiểm tra cầu chì: Cầu chì thiết bị có nhiệm vụ cắt đứt mạch điện có dịng điện lớn trị số cho phép qua Vì chức cầu chì bảo vệ tải ngắn mạch Trong lưới điện áp cao( >1000 V) cầu chì thường dùng vị trí sau: Bảo vệ máy biến áp đo lường cấp điện áp.Kết hợp với cầu dao phụ tải thành máy cắt phụ tải để bảo vệ đường dây trung áp.Đặt phía cao áp trạm biến áp phân phối để bảo vệ ngắn mạch cho máy biến áp.Cầu chì chế tạo nhiều kiểu, nhiều cấp điện áp khác nhau, cấp điện áp trung áp cao thường sử dụng loại cầu chì ống.Cầu chì chọn theo điều kiện sau: • Điện áp định mức: Uđm CC ≥ Uđm m = 35 (kV ) • Dịng điện định mức: Iđm CC ≥ Icb (A) • Dịng điện cắt định mức: IđmC ≥ IN -Icb : dòng điện cưỡng xác định phụ thuộc vào số lượng máy biến áp Nếu trạm máy : Icb = 1, 25.IđmB = 1, 25.SđmBA √ 3.Uđm Nếu trạm hai máy : 1, 4.SđmBA Icb = 1, 4IđmB = √ 3.Uđm Do giá thành cầu chì khơng đắt nên ta chọn cầu chì cao áp loại dựa điều kiện chọn cầu chì với dịng cưỡng lớn kiểm tra lại theo điều kiện hóa học Ta có: -Với trạm biến áp B1,B2 có SđmBA = 1250 (kV A) Iđm CC ≥ Imax = SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 Kqtbt SđmBA 1, 4.1250 √ = √ = 28, 87 (A) 3.Uđm 3.35 51 GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ Án Cung Cấp Điện Chọn cầu chì cao áp siemens chế tạo có thơng số sau: Uđm,(kV) Iđm (A) Icắt Nmin (A) IcắtN (kA) 36 35 230 31,5 Bảng 4.5: Bảng thơng số cầu chì B1,2 [13] Trang 122-Sổ Tay Tra Cứu Lưạ Chon Thiết Bị -TS.Ngô Hồng Quang, NXB Khoa Học Kĩ Thuât, 2007 -Với trạm biến áp B3 có SđmBA = 750 (kV A) Kqtbt SđmBA 1, 4.750 √ = √ = 17, 32 (A) 3.Uđm 3.35 Iđm CC ≥ Imax = Chọn cầu chì cao áp Siemen chế tạo có thông số sau: Uđm,(kV) Iđm (A) Icắt Nmin (A) IcắtN (kA) 36 20 120 31,5 Bảng 4.6: Bảng thông số cầu chì B3 [14] Trang Trang 122-Sổ Tay Tra Cứu Lưạ Chon Thiết Bị -TS.Ngô Hồng Quang, NXB Khoa Học Kĩ Thuât, 2007 -Với trạm biến áp B4 có SđmBA = 400 (kV A) Iđm CC ≥ Imax = Kqtbt SđmBA 1, 4.400 √ = √ = 9, 24 (A) 3.Uđm 3.35 Chọn cầu chì cao áp loại Siemens chế tạo có thơng số sau: Uđm,(kV) Iđm(A) Icắt Nmin (A) IcắtN (kA) 36 10 56 31,5 Bảng 4.7: Bảng thơng số cầu chì B4 [15] Trang 122-Sổ Tay Tra Cứu Lưạ Chon Thiết Bị -TS.Ngô Hồng Quang, NXB Khoa Học Kĩ Thuât, 2007 -Với trạm biến áp B5 có SđmBA = 1000 (kV A) Iđm CC ≥ Imax = SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 Kqtbt SđmBA 1, 4.1000 √ = 23, 09 (A) = √ 3.Uđm 3.35 52 GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ Án Cung Cấp Điện Chọn cầu chì cao áp loại Siemens chế tạo có thơng số sau: Uđm,(kV) Iđm(A) Icắt Nmin (A) IcắtN (kA) 36 25 120 31,5 Bảng 4.8: Bảng thơng số cầu chì B5 [16] Trang 122-Sổ Tay Tra Cứu Lưạ Chon Thiết Bị -TS.Ngô Hồng Quang, NXB Khoa Học Kĩ Thuât, 2007 ∗ Lựa chọn Aptomat kiểm tra: Cấp điện áp lựa chọn aptomat cấp điện áp hạ áp 0,4 kV: Aptomat thiết bị đóng cắt hạ áp, có chức bảo vệ tải ngắn mạch Do có ưu điểm hẳn cầu chì khả làm việc chắn, tin cậy, an tồn, đóng cắt đồng thời ba pha khả tự động hoá cao, nên Aptomat dù đắt tiền ngày sử dụng rộng rãi lưới điện hạ áp công nghiệp lưới điện chiếu sáng sinh hoạt Aptomat tổng, Aptomat phân đoạn Aptomat nhánh chọn dùng Aptomat hãng Merlin Gerin chế tạo Aptomat chọn theo điều kiện sau: • Đối với Aptomat tổng Aptomat phân đoạn • Điện áp định mức: Uđm.A ≥ Uđm.m = 0, 38 (kV ) • Dịng điện định mức:Iđm.A ≥ Ilvmax = Kqtbt SđmBA √ 3.Uđm.m -Với trạm biến áp B1-B2 có SđmBA = 1250 (kV A) Iđm.A ≥ Imax = Kqtbt SđmBA 1, 3.1250 √ = √ = 2468, (A) 3.Uđm 3.0, 38 -Với trạm biến áp B3 có SđmBA = 750 (kV A) Iđm.A ≥ Imax = Kqtbt SđmBA 1, 3.750 √ =√ = 1481, 36 (A) 3.Uđm 3.0, 38 -Với trạm biến áp B4 có SđmBA = 400 (kV A) Iđm.A ≥ Imax = Kqtbt SđmBA 1, 3.400 √ =√ = 790, 06 (A) 3.Uđm 3.0, 38 -Với trạm biến áp B5 có SđmBA = 1000 (kV A) Iđm.A ≥ Imax = SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 1, 3.1000 Kqtbt SđmBA √ = √ = 1975, 15 (A) 3.Uđm 3.0, 38 53 GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ Án Cung Cấp Điện Ta có bảng kết chọn Aptomat tổng Aptomat phân đoạn Tên Loại trạm Số Uđm Iđm Icắt đm lượng V A kA B1,B2 CM2500N1250-2500 690 2500 50 B3 CM1600N800-1600 690 1600 50 B4 C801N320-800 690 800 250 B5 CM2000N1000-2000 690 2000 50 Bảng 4.9: Bảng chọn AT [17] Trang 149-Sổ Tay Tra Cứu Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007 SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 54 Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI Chương TÍNH TỐN BÙ HỆ SỐ CƠNG SUẤT 5.1 Tính tốn bù hệ số cơng suất phản kháng để nâng lên giá trị cosϕ2 = 0, Vấn đề sử dụng hợp lý tiết kiệm điện xí nghiệp cơng nghiệp có ý nghĩa lớn kinh tế xí nghiệp tiêu thụ khoảng 55% tổng số điện sản xuất Hệ số công suất cos ϕ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý tiết kiệm hay không Nâng cao hệ số công suất cos ϕ chủ trương lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu cao q trình sản xuất, phân phối sử dụng điện Phần lớn thiết bị tiêu dùng điện tiêu thụ công suất tác dụng P công suất phản kháng Q Công suất tác dụng công suất biến thành nhiệt thiết bị dùng điện, cịn cơng suất phản kháng Q cơng suất từ hố máy điện xoay chiều, khơng sinh cơng Q trình trao đổi cơng suất phản kháng náy phát hộ tiêu dùng điện qúa trình dao động Mỗi chu kỳ dòng điện, Q đổi chiều bốn lần, giá trị trung bình Q 1/2 chu kỳ dịng điện không Việc tạo công suất phản kháng không đòi hỏi tiêu tốn lượng động sơ cấp quay máy phát điện Mặt khác công suất phản kháng cung cấp cho hộ tiêu dùng điện không thiết phải lấy từ nguồn Vì để tránh truyền tải lượng Q lớn đường dây, người ta đặt gần hộ tiêu dùng điện máy sinh Q (tụ điện, máy bù đồng bộ, ) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải, làm gọi bù công suất phản kháng SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 55 GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ Án Cung Cấp Điện Khi bù cơng suất phản kháng góc lệch pha dịng điện điện áp mạch nhỏ đi, hệ số cơng suất cosϕ mạng nâng cao, P, Q góc ϕ có quan hệ sau: ϕ = arctg P Q Khi lượng P không đổi, nhờ có bù cơng suất phản kháng, lượng Q truyền tải đường dây giảm xuống, gócϕ giảm, kết cosϕ tăng lên Hệ số công suất cosϕ nâng cao lên đưa đến hiệu sau: • Giảm tổn thất cơng suất tổn thất điện mang điện • Giảm tổn thất điện áp mạng điện • Tăng khả truyền tải đường dây máy biến áp • Tăng khả phát máy phát điện ∗Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosϕ: • Nâng cao hệ số cơng suất cosϕ tự nhiên: tìm biện pháp để hộ tiêu thụ điện giảm bớt lượng công suất phản pháng tiêu thụ như: hợp lý hố q trình sản xuất, giảm thời gian chạy không tải động cơ, thay động thường xuyên làm việc non tải động có cơng suất hợp lý hơn, Nâng cao hệ số công suất cosϕ tự nhiên có lợi đưa lại hiệu kinh tế lâu dài mà đặt thêm thiết bị bù • Nâng cao hệ số cơng suất cosϕ biện pháp bù công suất phản kháng Thực chất đặt thiết bị bù gần hộ tiêu dùng điện để cung cấp công suất phản kháng theo yêu cầu chúng, nhờ giảm lượng CSPK phải truyền tải đường dây theo yêu cầu chúng ∗ Xác định dung lượng bù cần thiết: Dung lượng bù cần thiết cho xí nghiệp xác định theo công thức sau: Qbù = Pttnm (tgϕ1 − tgϕ2) Trong đó: • Pttnm :Phụ tải tính tốn tác dụng nhà máy(kW), Pttnm =3794.475 (kW) • ϕ1:góc ứng với hệ số cơng suất trung bình trước bù, cosϕ1=0,709⇒ tgϕ1=0,9946 SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 56 GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ Án Cung Cấp Điện • ϕ2:góc ứng với hệ số cơng suất trung bình sau bù, cosϕ2=0,9⇒ tgϕ2=0,484 -Với nhà máy thiết kế ta tìm dung lượng bù cần thiết: Qbù = Pttnm (tgϕ1 − tgϕ2) = 3794, 475.(0, 9946 − 0, 484) = 1937, (kV Ar) ∗ Phân bố dung lượng cho trạm biến áp phân xưởng: Từ trạm phân phối trung tâm máy biến áp phân xưởng mạng liên thông gồm nhánh có sơ đồ nguyên lý sơ đồ thay tính tốn sau: Cơng thức tính dung lượng bù tối ưu cho nhánh mạng hình tia: Qbù i = Qi − (Qttnm − Qb) Rtđ Ri Trong đó: • Qbi : cơng suất phản kháng cần bù đặt phụ tải thứ i • Qi : cơng suất tính tốn phản kháng ứng với phụ tải thứ i • Qb : cơng suất bù tồn nhà máy,Qb = 1937, (kVAr) • Qttnm :phụ tải tính tốn phản kháng tồn nhà máy,Qttnm = 3778, (kVAr) • Ri : điện trở nhánh thứ i (Ω),Ri = RB + RC • RB : điện trở máy biến áp (Ω), RB = ∆PN UđmBA 10 n.SđmBA • RC : điện trở đường cáp(Ω),RC = • Rtđ = 1 1 + R2 + + Rn R1 r0 L ,n:số n lộ dây SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 57 GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ Án Cung Cấp Điện Để tính tốn ta có bảng số liệu cụ thể sau.tính điện trở cao áp 35kV Đường cáp Loại cáp F,mm2 L,m Số lộ R,(Ω) PPTT-B1 XLPE 50 89 0,0168 PPTT-B2 XLPE 50 315 0,0595 PPTT-B3 XLPE 50 250 0,0473 PPTT-B5 XLPE 50 165 0,0312 B3 - B4 XLPE 50 217,5 0,0411 Bảng 5.1: Bảng tính tốn điện trở Tính điện trở máy biến áp: RB = ∆PN UđmBA 10 n.SđmBA Trong đó: • ∆PN : tổn thất cơng suất ngắn mạch • Uđm : điện áp định mức MBA • SđmBA : công suất định mức MBA TBA Sđm, kVA ∆ Pn, kW Số máy RB , (Ω) B1 13,9 1250 5,4488 B2 13,9 1250 5,4488 B3 7,1 750 7,7311 B4 4,6 400 17,6094 B5 10 1000 6,1250 Bảng 5.2: Bảng tính tốn điện trở RB Tính điện trở nhánh Đường cáp RB ,(Ω) RC , (Ω) R = RB + RC , (Ω) PPTT-B1 5,4488 0,0168 5,4656 PPTT-B2 5,4488 0,0595 5,5083 PPTT-B3 7,7311 0,0473 7,7784 PPTT-B5 6,125 0,0312 6,1562 B3-B4 17,6094 0,0411 17,6505 Bảng 5.3: Bảng tính tốn điện trở nhánh SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 58 GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ Án Cung Cấp Điện Điện trở tương đương toàn mạng cao áp: Rtđ = R1 + R2 + + Rn Đường cáp RB , (Ω) RB , (Ω) R = RB + RC , (Ω) 1/R PPTT-B1 5,4488 0,0168 5,4656 0,1830 PPTT-B2 5,4488 0,0595 5,5083 0,1815 PPTT-B3 7.7311 0,0473 7,7784 0,1286 PPTT-B5 6,125 0,0312 6,1562 0,1624 B3-B4 17.6094 0.0411 17.6505 0.0567 Rtđ 1,4042 Tổng Bảng 5.4: Bảng tính tốn điện trở tương đương toàn mạng cao áp ⇒ Điện trở tương đương:Rtđ = 1, 4042 (Ω) Xác định dung lương bù tối ưu cho nhánh Qbù i = Qi − (Qttnm − Qb ) Rtđ Ri Công suất phản kháng tính tốn Qi phụ tải: Q1 = QttpxB1 = 1351, 09 (kV Ar) Q2 = QttpxB2 = 1508, 22 (kV Ar) Q3 = Qttpx(B3+B4) = 1158, 34 (kV Ar) Q4 = QttpxB4 = 329, 96 (kV Ar) Q5 = QttpxB5 = 1019, 96 (kV Ar) Tính tốn bù cơng suất phản kháng cho nhánh ta có bảng kết dung lượng bù cho nhánh sau: Ri Qi Qttnm Qbù tổng Qbù i Ω kVAr kVAr kVAr kVAr PPTT-B1 5,4656 1351,09 878,1847 PPTT-B2 5,5083 1508,22 1038,9807 PPTT-B3 7,7784 1158,34 PPTT-B5 6,1562 1019,96 600,1051 B3-B4 17,6505 329,96 183,5216 Tên nhánh 3778,2 1937,5 826,0466 Bảng 5.5: Bảng tính tốn bù công suất phản kháng cho nhánh Do trạm sử dụng hai máy biến áp nên cần chọn tụ chẵn để chia cho hai phân đoạn góp hạ áp Chọn dùng loại tủ điện bù có điện áp định mức 380V DAE YEONG, cụ thể với trạm biến áp ghi bảng SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 59 GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ Án Cung Cấp Điện Tên trạm Qi, kVAr Qbù i , kVAr Loại tủ Qtụ , kVAr Số lượng Tổng Qbù ,kVAr B1 1351,09 878,1847 DLE-3H150K5T 150 900 B2 1508,22 1038,9807 DLE-3H150K5T 150 1050 B3 1158,34 826,0466 DLE-3H150K5T 150 900 B4 329,96 183,5216 DLE-3H125K5T 125 250 B5 1019,96 600,1051 DLE-3H125K5T 125 625 Bảng 5.6: Bảng kết tính tốn đặt tụ bù cosϕ trạm BAPX [18] Trang 304-sổ tay tra cứu thiết bị điện-TS.Ngô Hồng Quang, NXB Khoa Học Kĩ Thuật, 2007 Cosϕ nhà máy sau đặt thiết bị bù: ⇒ Tổng lượng công suất tụ bù: Qtụ bù = 19.150 + 7.125 = 3725 (kV Ar) - Lượng công suất phản kháng truyền lưới cao áp nhà máy sau bù là: Q = Qttnm − Qtụ bù = 3778, − 3725 = 53, (kV Ar) - Hệ số công suất nhà máy sau bù: tgϕ = 53, Q = =⇒ cosϕ = 0, 9999 P 3778, Kết Luận :Theo quy định EVN hệ số công suất yêu cầu hệ thống tram biến áp nguồn cosϕ ≥ 0.9 Sau lắp đặt bù cho lưới hạ áp nhà máy hệ số công suất cosϕ nhà máy đạt yêu cầu 5.2 Đánh giá hiệu bù • Ta có hệ số công suất trước bù công suất phản kháng: cosϕ1 = 0,709 • Sau thực bù cơng suất phản kháng hệ số công suất hệ thông trạm nguồn: cosϕ = 0,9999 thỏa mãn yêu cầu đơn vị cung cấp điện • Việc bù cơng suất phản kháng mang lại hiệu sau: - Giảm tổn thất công suất, ổn định điện áp truyền tải tăng khả tải đường dây Mặt khác khơng đảm bảo hệ số cơng suất nhà máy phải trả thêm tiền điện theo quy định nhà cung cấp tiêu thụ nhiều công suất phản kháng - Việc tính tốn bù cơng suất phản kháng thỏa mãn yêu cầu đặt SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 60 Tài liệu tham khảo [1] Trang 50-Sách Cung Cấp Điện-Nguyễn Xuân Phú-Nguyễn Công Hiền-Nguyễn Bội Khê, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2003 [2] Trang 27-Sổ Tay Tra Cứu Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007 [3] Trang 26-Sổ Tay Tra Cứu Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007 [4] Trang 26-Sổ Tay Tra Cứu Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngô Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007 [5] Trang 27-Sổ Tay Tra Cứu Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007 [6] Trang 26,27-Sổ Tay Tra Cứu Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngô Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007 [7] Trang 138-Giáo Trình Cung Cấp Điện -Ngơ Hồng Quang, NXB Giáo Dục, 2007 [8] Trang 270-Sách giáo trình Cung Cấp Điện-TS.Ngô Hồng Quang, NXB Giáo dục Việt Nam, 2012 [9] Trang 149-Sách giáo trình Cung Cấp Điện-TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Giáo dục Việt Nam, 2012 [10] Trang 281-Sách giáo trình Cung Cấp Điện-TS.Ngô Hồng Quang, NXB Giáo dục Việt Nam, 2012 [11] Trang 193-Sách Giáo trình Cung Cấp Điện-TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Giáo dục Việt Nam, 2007 61 Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI [12] Trang 129-Sổ Tay Tra Cứu Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007 [13] Trang 122-Sổ Tay Tra Cứu lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV-TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Khoa Học Kĩ Thuât, 2007 [14] Trang 122-Sổ Tay Tra Cứu lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV-TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Khoa Học Kĩ Thuât, 2007 [15] Trang 122-Sổ Tay Tra Cứu lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV-TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Khoa Học Kĩ Tht, 2007 [16] Trang 122-Sổ Tay Tra Cứu lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV-TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Khoa Học Kĩ Thuât, 2007 [17] Trang 149-Sổ Tay Tra Cứu lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007 [18] Trang 304-sổ tay tra cứu thiết bị điện-TS.Ngô Hồng Quang, NXB Khoa Học Kĩ Thuật, 2007 [19] Catalogue Cadivi SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 62 ... Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI Đồ Án Cung Cấp Điện ĐỀ BÀI Thiết Kế Cung Cấp Điện BÀI 6B ? ?Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp cơng nghiệp? ?? A Dữ kiện: Thiết kế cung cấp điện cho xí. .. mạng điện Sơ đồ trạm biến áp nguồn Bảng số liệu kết tính tốn SV : Trần Đức Tiến - Đ7ĐCN2 Đồ Án Cung Cấp Điện GVHD : TS.PHẠM MẠNH HẢI Chương TÍNH TỐN PHỤ TẢI ĐIỆN Khi thiết kế cung cấp điện cho. .. Các xí nghiệp cơng nghiệp hộ tiêu thụ điện tập trung ,công suất lớn Điện cho xí nghiệp lấy từ trạm biến áp trung gian đường dây trung áp Cấp điện áp phạm vi đồ án xác định cấp 35kV Trong xí nghiệp