Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệpTrần Văn Thiện

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 Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ thầy cô Sau cố gắng để hoàn thành tốt thiết kế giao, em mong thầy góp ý cho em để em hồn thiện tốt Một lần nữa, em xin gửi đến thầy giáo hướng dẫn em 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 11 tháng 11 năm 2014 Sinh viên: Trần Văn Thiện 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 1.2 Xác định phụ tải phân xưởng khác 11 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 biến áp(hoặc trạm phân phối trung tâmTPPTT) 18 2.3 Chọn công suất số lượng máy biến áp trạm biến áp xí nghiệp trạm biến áp cho phân xưởng 18 2.4 Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp xí nghiệp(hoặc TPPTT) 26 2.5 Lựa chọn sơ đồ nối điện từ trạm biến áp nhà máy/TPPTT đến phân xưởng 27 2.5.1 Phương án 1:Sơ đồ hình tia 29 2.5.2 Phương án 2: Sơ đồ liên thông 32 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 41 CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN 45 4.1 Tính tốn ngắn mạch lựa chọn thiết bị 45 4.2 Lựa chọn kiểm tra dây dẫn, khí cụ điện 50 TÍNH TỐN BÙ HỆ SỐ CƠNG SUẤT 56 5.1 Tính tốn bù hệ số cơng suất phản kháng để nâng lên giá trị cosϕ2 = 0, 56 5.2 Đánh giá hiệu bù 61 ĐỀ BÀI Thiết Kế Cung Cấp Điện BÀI 5B “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 kI,II , % 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 GVHD : TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ Án Cung Cấp Điện Số liệu thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp (nhà máy) Sk MVA đồ mặt TM , h L, m Hướng tới nguồn 310 N theo sơ kI,II % 78 4480 350 Đông Tên phân xưởng phụ tải Số lượng Tổng công suất Hệ số nhu Hệ số công thiết bị điện đặt, kW cầu, knc suất, cosϕ Phân xưởng điện phân 80 700 0,54 0,68 Phân xưởng Rơn gen 30 880 0,52 0,53 Phân xưởng đúc 30 370 0,41 0,62 Phân xưởng oxyt nhơm 10 250 0,43 0,68 Khí nén 10 300 0,54 0,56 Máy bơm 12 300 0,52 0,56 Phân xưởng đúc 60 800 0,41 0,78 Phân xưởng khí rèn 40 550 0,43 0,80 Xem liệu phân xưởng 40 550 0,43 0,67 10 Lò 40 800 0,43 0,72 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 SV : Trần Văn Thiện - Đ7ĐCN2 13 10 11 12 15 14 Tỷ lệ 1:5000 Hình 1: Sơ đồ mặt nhà máy kim loại màu B Nhiệm Vụ Thiết Kế Chính I Tính tốn phụ tải II Xác định sơ đồ nối dây mạng điện nhà máy III Tính tốn 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 u 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 Chương TÍNH TỐN PHỤ TẢI ĐIỆN Khi thiết kế cung cấp điện cho cơng trình việc phải xác định nhu cầu sử dụng điện cơng trình 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 công 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 nguy hiểm 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 tốn 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 toán phụ tải điện cho hợp lý 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 (kW) Qdl = Pdl tgϕ (kVAr) Trong • knc : Hệ số nhu cầu • Pd (kW ) : Cơng suất đặt • cosϕ : Hệ số cơng suất ⇒ Phu tải động lực nhà điều hành : Pdl14 = 0, 44.150 = 66(kW ) Qdl14 = 0, 44.150 1.1.2 − cos2 ϕ = 37, 4(kV Ar) cosϕ Tính tốn phụ tải chiếu sáng Pcs = P0 S = P0 a.b (kW) Trong đó: • P0 suất chiếu sáng đơn vị diện tích chiếu sáng, P0 = 0,015 (kW/m2 ) • S (m2 ) diện tích chiếu sáng phân xưởng • a (m) chiều dài phân xưởng • b (m) chiều rộng phân xưởng SV : Trần Văn Thiện - Đ7ĐCN2 GVHD : TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ Án Cung Cấp Điện ⇒ Phụ tải chiếu sáng nhà điều hành : Pcs14 = 15.150.45 = 101, 25(kW ) 103 Ở nhà điều hành ta dùng đèn huỳnh quang thông dụng để thắp sáng nên ta lấy cos ϕ = 0, − cos2 ϕ = 49, 04(kV Ar) cosϕ Qcs14 = 101, 25 680 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 1.1.3 Tổng hợp phụ tải Ta có: Pttpx = Pdl + Pcs (kW) Qttpx = Qdl + Qcs (kVAr) Sttpx = SV : Trần Văn Thiện - Đ7ĐCN2 Pttpx + Q2 (kVA) ttpx GVHD : TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ Án Cung Cấp Điện 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 nhà điều hành: Pttpx14 = 66 + 101, 25 = 167, 25 (kW) ⇒ Công suất phản kháng nhà điều hành: Qttpx14 = 37, + 49, 04 = 86, 44 (kVAr) ⇒ Phụ tải tính tốn nhà điều hành: Sttpx14 = SV : Trần Văn Thiện - Đ7ĐCN2 167, 252 + 86, 442 = 188, 27 (kVA) 10 GVHD : TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ Án Cung Cấp Điện Zc Zd XH N HT X4 = Xdd + XHT + Xc4 = 0, 0674 + 4, 36 + 0, 0398 = 4, 4672(Ω) Ucb Ucb 1, 05.35 ⇒ IN −4 = √ =√ =√ = 4, 7481(kA) 2 3.Z4 0, 11252 + 4, 46722 R4 + X4 √ √ ⇒ ixk = Kxk 2.IN −4 = 1, 2.4, 7481 = 12, 0867(kA) - Tính ngắn mạch trạm biến áp phân xưởng B5 Sơ đồ thay tính tốn ngắn mạch sau: Zc Zd XH N HT Ta có: XHT = 4, 36(Ω) R5 = Rdd + Rc5 = 0, 0738 + 0, 0474 = 0, 1212(Ω) X5 = Xdd + XHT + Xc5 = 0, 0674 + 4, 36 + 0, 0488 = 4, 4762(Ω) Ucb 1, 05.35 Ucb ⇒ IN −5 = √ =√ = 4, 7384(kA) =√ 2 3.Z5 0, 12122 + 4, 47622 R5 + X5 √ √ ⇒ ixk = Kxk 2.IN −5 = 1, 2.4, 7291 = 12, 062(kA) Như ta tính tốn xong trường hợp ngắn mạch sau kết tổng hợp: Điểm ngắn mạch IN (kA) Ixk(kA) N 4,7917 12,1977 N1 4,7302 12,0411 N2 4,7291 12,0383 N3 4,7309 12,0429 N4 4,7481 12,0867 N5 4,7384 12,062 Bảng 4.2: Bảng tổng hợp kết ngắn mạch SV : Trần Văn Thiện - Đ7ĐCN2 49 GVHD : TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ Án Cung Cấp Điện 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 công 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 Fchn ≥ Fmin = ≈ (mm2 ) C C Trong đó: • tc = 0, 2s : Là thời gian tồn ngắn mạch • Tkck = 0, 05s : Là số thời gian tắt dần thành phần khơng chu kỳ • BN : Là xung lượng dịng ngắn mạch • C: Là hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm dây dẫn, dây AC có C = 88A2 s/mm2 Khi ngắn xa nguồn thì: IN = I∞ = I = 4, 8(kA) Vậy tiết diện nhiệt ổn định dây dẫn : √ √ √ BN I tc + Tkck 4800 0, + 0, 05 Fmin = ≈ (mm ) = = 27, 27(mm2 ) C C 88 Ta thấy tiết diện dây dẫn chọn thỏa mãn điều kiện Fchọn = 70 (mm2 ) > Fmin = 27,27 (mm2 ) Vậy ta chọn tiết diện dây AC-70 SV : Trần Văn Thiện - Đ7ĐCN2 50 GVHD : TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ Án Cung Cấp Điện ∗ 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 Đó tuyến cáp Nguồn-TPPTT có dịng ngắn mạch lớn IN = 4, 7917 (kA) F ≥ α.I∞ tqd = 6.4, 7917 0, = 18, 18(mm2 ) Mà cáp chọn có tiết diện 50mm2 > F = 18mm2 ⇒ Cáp chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt ∗ Thanh cái: Thanh góp hay 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 Ngơ Hồng Quang ta có: -Điều kiện phát nóng lâu dài cho phép: Icp ≥ Iđm = √ Stt 4615, 81 √ = 76, 14(A) = 3.Uđm 35 ⇐⇒ Icp ≥ 76, 14(A) ⇒ Chọn loại dẫn đồng tiết diện hình chữ nhật có kích thước (100 × 8)mm2 , pha ghép với Icp = 2.3060 = 6120(A) [11] Trang 209-Sách giáo trình Cung Cấp Điện-TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Giáo dục Việt Nam, 2007 ∗ Tương tự với điều kiện lựa chọn kiểm tra máy cắt: Điều kiện chọn kiểm tra máy cắt: - Điện áp định mức : UđmMC ≥ UđmLĐ , kV - Dòng điện lâu dài định mức : IđmMC ≥ Icb , A - Dòng điện cắt định mức : ICđm ≥ IN , kA - Dịng ổn định động : Iơđđ ≥ ixk , kA SV : Trần Văn Thiện - Đ7ĐCN2 51 GVHD : TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ Án Cung Cấp Điện - Dòng ổn định nhiệt : iđm.nh ≥ I∞ tqd tđm.nh a) Chọn máy cắt hợp 35kV Máy cắt nối vào 35kV chọn loại 8DB10, cách điện SF6 Siemens chế tạo Thông số: UđmMC ICđm Iôđđ max A kA kA 36 8DB10 IđmMC kV Loại 2500 40 110 Bảng 4.3: Bảng thông số máy cắt [12] Trang 193-Sách Giáo trình Cung Cấp Điện-TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Giáo dục Việt Nam, 2007 Không cần kiểm tra dịng ổn định nhiệt MC có IđmMC = 2500(A) ≥ 1000(A) 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 không 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 công 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 ≥ UđmLĐ = 35(kV ) -Dòng điện định mức: IđmDCL ≥ Icb = 2.Ittnm = 2.76, 14 = 152, 28(A) -Dòng điện ổn định động cho phép: iôđđ ≥ ixk = 12, 0867(kA) Theo điều kiện ta chọn DCL loại 3DC hãng Siemens chế tạo với thông số cho bên dưới: SV : Trần Văn Thiện - Đ7ĐCN2 52 GVHD : TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ Án Cung Cấp Điện Uđm ,kV Iđm ,A IN t ,kA IN max ,kA 36 630-2500 20-35 50-80 Bảng 4.4: Bảng thông số kỹ thuật dao cách ly 3DC [13] Trang 129-Sổ Tay Tra Cứu Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007 ∗ 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: UđmCC ≥ UđmLĐ = 22(kV ) • Dịng điện định mức: IđmCC ≥ Icb (A) • Dịng điện cắt định mức: Iđm ≥ IN -Icb : Là dòng điện cưỡng xác định phụ thuộc vào số lượng máy biến áp Nếu trạm máy : Icb = 1, 25.IđmB = 1, 25.SđmBA √ (A) 3.Uđm Nếu trạm hai máy : 1, 4.SđmBA Icb = 1, 4IđmB = √ (A) 3.Uđm Do giá thành cầu chì khơng đắt nên ta chọn cầu chì cao áp loại dựa điều kiện chọn cầu chì với dòng cưỡng lớn kiểm tra lại theo điều kiện hóa học Ta có: -Với trạm biến áp B1,B3,B4 có SđmBA = 750(kV A) IđmCC ≥ Icb = SV : Trần Văn Thiện - Đ7ĐCN2 1, 4.750 Kqtbt SđmBA √ = √ = 17, 32(A) 3.Uđm 3.35 53 GVHD : TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ Án Cung Cấp Điện Chọn cầu chì cao áp Siemens chế tạo có thơng số sau: Loại UđmCC,(kV) IđmCC (A) IcắtNmin (A) IcắtN (kA) 3GD1 606-5D 36 32 230 31,5 Bảng 4.5: Bảng thông số cầu chì B1,3,4 [14] Trang 122-Sổ Tay Tra Cứu Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007 -Với trạm biến áp B2 có SđmBA = 1000(kV A) Iđm CC ≥ Imax = Kqtbt SđmBA 1, 4.1000 √ = √ = 23, 09(A) 3.Uđm 3.35 Chọn cầu chì cao áp Siemens chế tạo có thơng số sau: Loại UđmCC,(kV) IđmCC (A) IcắtNmin (A) IcắtN (kA) 3GD1 606-5D 36 32 230 31,5 Bảng 4.6: Bảng thơng số cầu chì B2 [15] Trang 122-Sổ Tay Tra Cứu Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2012 -Với trạm biến áp B5 có SđmBA = 400(kV A) Iđm CC ≥ Imax = 1, 4.400 Kqtbt SđmBA √ = √ = 9, 24(A) 3.Uđm 3.35 Chọn cầu chì cao áp loại Siemens chế tạo có thơng số sau: Loại UđmCC,(kV) IđmCC (A) IcắtNmin (A) IcắtN (kA) 3GD1 604-5B 36 20 120 31,5 Bảng 4.7: Bảng thơng số cầu chì B5 [16] Trang 122-Sổ Tay Tra Cứu Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngô Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2012 ∗ 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 SV : Trần Văn Thiện - Đ7ĐCN2 54 GVHD : TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ Án Cung Cấp Điện 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-B3- B4 có SđmBA = 750(kV A) Iđm.A ≥ Imax = Kqtbt SđmBA 1, 4.750 √ =√ = 1595, 31(A) 3.Uđm 3.0, 38 -Với trạm biến áp B2 có SđmBA = 1000(kV A) Iđm.A ≥ Imax = Kqtbt SđmBA 1, 4.1000 √ = √ = 2127, 08(A) 3.Uđm 3.0, 38 -Với trạm biến áp B5 có SđmBA = 400(kV A) Iđm.A ≥ Imax = Kqtbt SđmBA 1, 3.400 √ =√ = 850, 83(A) 3.Uđm 3.0, 38 Ta có bảng kết chọn Aptomat tổng Aptomat phân đoạn Tên Loại trạm Số Uđm Iđm Icắt đm lượng V A kA B1,B3,B4 CM2000N 1000 690 2000 50 B2 CM2500N 1250 690 2500 50 B5 C1251N 500 690 1250 25 Bảng 4.8: 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 Văn Thiện - Đ7ĐCN2 55 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 khơng Nâng cao hệ số công suất cos ϕ chủ trương lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu cao 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, 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 dịng điện, Q đổi chiều bốn lần, giá trị trung bình Q 1/2 chu kỳ dịng điện khơng Việc tạo cơng suất phản kháng khơng địi 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 Khi bù công suất phản kháng góc lệch pha dịng điện điện áp mạch nhỏ đi, hệ số công 56 GVHD : TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ Án Cung Cấp Điện suất cosϕ mạng nâng cao, P, Q góc ϕ có quan hệ sau: cosϕ = arctg P Q Khi lượng P không đổi, nhờ có bù cơng suất phản kháng, lượng Q truyền tải đường dây giảm xuống, góc ϕ 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: Là 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 = 3788,32 (kW) • ϕ1: Góc ứng với hệ số cơng suất trung bình trước bù, cosϕ1= 0,82⇒ tgϕ1= 0,698 SV : Trần Văn Thiện - Đ7ĐCN2 57 GVHD : TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ Án Cung Cấp Điện • ϕ2: Góc ứng với hệ số cơng suất trung bình trước bù, cosϕ2= 0,9⇒ tgϕ2= 0,484 -Với nhà máy thiết kế ta tìm dung lượng bù cần thiết: Qbù = Pttnm (tgϕ1 − tgϕ2) = 3788, 32.(0, 698 − 0, 484) = 810, 7(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 thơng gồm nhánh có sơ đồ ngun 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 : Công suất phản kháng cần bù đặt phụ tải thứ i,(kVAr) • Qi : Cơng suất tính tốn phản kháng ứng với phụ tải thứ i,(kVAr) • Qb : Cơng suất bù tồn nhà máy, Qb = 810, (kVAr) • Qttnm : Phụ tải tính tốn phản kháng toàn nhà máy, Qttnm = 2637, (kVAr) • Ri : Điện trở nhánh thứ i (Ω), Ri = RB + RC • RB : Điện trở máy biến áp (Ω), RB = ∆PN UđmBA 10 (Ω) n.SđmBA • RC : Điện trở đường cáp(Ω), RC = • Rtđ = 1 1 + R2 + + Rn R1 r0 L (Ω), n n: Số lộ dây (Ω) SV : Trần Văn Thiện - Đ7ĐCN2 58 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) TPPTT-B1 XLPE 50 283 0,0548 TPPTT-B2 XLPE 50 288 0,0557 TPPTT-B3 XLPE 50 280 0,0542 TPPTT-B4 XLPE 50 200 0,0387 B4-B5 XLPE 50 245 0,0474 Bảng 5.1: Bảng tính tốn điện trở Tính điện trở máy biến áp: RB = ∆PN UđmBA 10 (Ω) n.SđmBA Trong đó: • ∆PN : Tổn thất công suất ngắn mạch (kW) • Uđm : Điện áp định mức MBA (kV) • SđmBA : Cơng suất định mức MBA (kVA) TBA Sđm, kVA ∆ Pn, kW Số máy RB , (Ω) B1 750 7,1 7,7311 B2 1000 10 6,125 B3 750 7,1 7,7311 B4 750 7,1 7,7311 B5 400 4,6 17,6094 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 7,7311 0,0548 7,7859 PPTT-B2 6,125 0,0557 6,1807 PPTT-B3 7,7311 0,0542 7,7853 PPTT-B4 7,7311 0,0387 7,7698 B4-B5 17,6094 0,0474 17,6568 Bảng 5.3: Bảng tính tốn điện trở nhánh SV : Trần Văn Thiện - Đ7ĐCN2 59 GVHD : TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ Án Cung Cấp Điện Điện trở tương đương toàn mạng cao áp: Rtđ = R1 + R2 + + (Ω) Rn Đường cáp RB , (Ω) RB , (Ω) R = RB + RC , (Ω) 1/R PPTT-B1 7,7311 0,0548 7,7859 0,1284 PPTT-B2 6,125 0,0557 6,1807 0,1618 PPTT-B3 7,7311 0,0542 7,7853 0,1284 PPTT-B4 7,7311 0,0387 7,7698 0,1287 B4-B5 17,6094 0,0474 17,6568 0,0566 Rtđ 1,6556 Tổng Bảng 5.4: Bảng tính tốn điện trở tương đương tồn mạng cao áp ⇒ Điện trở tương đương:Rtđ = 1, 6556(Ω) Xác định dung lương bù tối ưu cho nhánh Qbù i = Qi − (Qttnm − Qb ) Rtđ (kV Ar) Ri Cơng suất phản kháng tính tốn Qi phụ tải: Q1 = Qttpx1 = 407, 58(kV Ar) Q2 = QttpxB2 = 1040, 04(kV Ar) Q3 = QttpxB3 = 729, 59(kV Ar) Q4 = QttpxB4 = 1119, 16(kV Ar) Q5 = QttpxB5 = 385, 55(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 Tên nhánh kVAr kVAr kVAr kVAr PPTT-B1 7,7311 407,58 16,46 PPTT-B2 6,125 1040,04 546,3604 PPTT-B3 7,7311 729,59 PPTT-B4 7,7311 1119,16 728,04 B4-B5 17,6094 385,55 213,8356 2637,1 810,7 338,47 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 Văn Thiện - Đ7ĐCN2 60 GVHD : TS.PHẠM Mạnh Hải Đồ Án Cung Cấp Điện Tên trạm Qi, kVAr Qbù i , kVAr Loại tủ Qtụ , kVAr Số lượng B1 407,58 16,5 DLE-3H20K6S 20 B2 1040,04 546,36 DLE-3H75K6S 75 B3 729,59 338,5 DLE-3H75K6S 75 B4 1119,16 728 DLE-3H75K6S 75 10 B5 385,55 213,84 DLE-3H75K6S 75 Bảng 5.6: Bảng kết tính tốn đặt tụ bù cosϕ trạm BAPX [19] Trang 211-Sách Giáo trình Cung Cấp Điện-TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Giáo dục Việt Nam, 2007 Cosϕ nhà máy sau đặt thiết bị bù: ⇒ Tổng lượng công suất tụ bù: Qtụ bù = 26.75 + 20 = 1970(kV Ar) - Lượng công suất phản kháng truyền lưới cao áp nhà máy sau bù là: Q = Qttnm − Qtụ bù = 2637, − 1970 = 667, 1(kV Ar) - Hệ số công suất nhà máy sau bù: tgϕ = 667, Q = = 0, 176 ⇒ cosϕ = 0, 985 P 3788, 32 Kết Luận :Theo quy định EVN hệ số cơng suất u cầu hệ thống trạm 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 cơng suất trước bù cơng suất phản kháng: cosϕ1 = 0,82 • Sau thực bù công suất phản kháng hệ số công suất hệ thông trạm nguồn: cosϕ = 0,985 thỏa mãn yêu cầu đơn vị cung cấp điện • Việc bù công 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 không đảm bảo hệ số công suất nhà máy cịn phải trả thêm tiền điện theo quy định nhà cung cấp tiêu thụ nhiều cơng suất phản kháng - Việc tính tốn bù công suất phản kháng thỏa mãn yêu cầu đặt SV : Trần Văn Thiện - Đ7ĐCN2 61 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 26-Sổ Tay Tra Cứu Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007 [3] Trang 27-Sổ Tay Tra Cứu Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngô Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007 [4] Trang 26-Sổ Tay Tra Cứu Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007 [5] Trang 26-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-Sổ Tay Tra Cứu Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngô Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007 [7] Trang 26,27-Sổ Tay Tra Cứu Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007 [8] Trang 189-Giáo Trình Cung Cấp Điện-Ngô Hồng Quang, NXB Giáo Dục, 2013 [9] Trang 270-Sách giáo trình Cung Cấp Điện-TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Giáo dục Việt Nam, 2013 [10] Trang 149-Sách giáo trình Cung Cấp Điện-TS.Ngô Hồng Quang, NXB Giáo dục Việt Nam, 2013 [11] Trang 209-Sách giáo trình Cung Cấp Điện-TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Giáo dục Việt Nam, 2007 62 [12] Trang 193-Sách Giáo trình Cung Cấp Điện-TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Giáo dục Việt Nam, 2007 [13] Trang 129-Sổ Tay Tra Cứu Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007 [14] Trang 122-Sổ Tay Tra Cứu Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngô Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007 [15] Trang 122-Sổ Tay Tra Cứu Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007 [16] Trang 122-Sổ Tay Tra Cứu Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngô Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 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 392-Sổ Tay Tra Cứu Lựa Chọn Thiết Bị Từ 0,4kV ÷ 500kV -TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007 [19] Trang 211-Sách Giáo trình Cung Cấp Điện-TS.Ngơ Hồng Quang, NXB Giáo dục Việt Nam, 2007 ... 61 ĐỀ BÀI Thiết Kế Cung Cấp Điện BÀI 5B ? ?Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp cơng nghiệp? ?? A Dữ kiện: Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp cơng nghiệp gồm phân xưởng với kiện cho bảng Công suất... 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. .. làm phương án thiết kế Kết Luận: Sẽ tính tốn thiết kế chi tiết cho Phương Án SV : Trần Văn Thiện - Đ7ĐCN2 35 Chương TÍNH TỐN ĐIỆN Trong việc khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp điện việc kiểm