Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất công nghiệpĐặng Thị Thắm

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 Sk ,MVA, khoảng cách từ điểm đấu điện đến nhà máy là L, m. Cấp điện áp truyền tải là 110 kV. Thời gian sử dụng công suất cực đại là TM, h. Phụ tải loại I và loại II chiếm kIII, %. Gía 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 nguồn (điểm đấu điện) là ∆Ucp = 5%. Các số liệu khác lấy trong phụ lục và các sổ tay thiết kế điện. Số liệu thiết kế điện cho xí nghiệp (nhà máy) Sk MVA kIII, % TM, h L, m Hướng tới của nguồn 310 75 4180 300 Tây N0 theo sơ đồ mặt bằng Tên phân xưởng và phụ tải Số lượng thiết bị điện Tổng công suất đặt, kW Hệ số nhu cầu, knc Hệ số công suất, cosϕ 1 Phân xưởng điện phân 40 300 0,57 0,65 2 Phân xưởng rơn gen 40 800 0,62 0,55 3 Phân xưởng đúc 12 550 0,43 0,76 4 Phân xưởng oxit nhôm 60 370 0,44 0,64 5 Khí nén 40 250 0,54 0,53 6 Máy bơm 40 300 0,52 0,62 7 Phân xưởng đúc 60 800 0,41 0,68 8 Phân xưởng cơ khí rèn 40 550 0,43 0,56 9 Xem dữ liệu phân xưởng 40 550 0,43 0,56 10 Lò hơi 40 800 0,43 0,78 11 Kho nhiên liệu 3 10 0,57 0,80 12 Kho vật liệu vôi clorua (bột tẩy trắng) 12 300 0,62 0,67 13 Xưởng năng lượng 60 800 0,43 0,72 14 Nhà điều hành nhà ăn 40 550 0,44 0,87 15 Garage oto 15 25 0,5 0,82

Lời Mở Đầu

Như chúng ta đã biết, cho đến nay thì nền kinh tế nước ta đã đạt được rất nhiều thànhtựu to lớn về phát triển kinh tế xã hội tạo tiền đề cơ bản để bước vào thời kỳ mới, thời kìcông nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước mà ở đó ngành điện luôn đóng vai trò chủ đạo.Cũng chính vì vai trò vô cùng quan trọng của ngành điện mà những người kỹ sư hệ thốngđiện phải có được những vốn kiến thức vững chắc về ngành để tạo nên những hệ thống chấtlượng, thỏa mãn các yêu cầu về kinh tế cũng như kỹ thuật khi đưa vào vận hành thực tế Cácchỉ tiêu đặt ra khi tiến hành khảo sát thiết kế cung cấp điện là:

- Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật

- Độ tin cậy cung cấp điện cao

- Vốn đầu tư nhỏ nhất

Các yêu cầu trên luôn mang tính chất đối lập nhau, vì vậy câu hỏi luôn được đặt ra làlàm thế nào để có được một hệ thống tối ưu Câu trả lời sẽ có trong môn học “ Hệ thốngcung cấp điện” Sau gần 3 năm học tập tại trường “ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC” em đã phần nàonắm bắt được những kiến thức cơ bản của ngành điện và công việc của những người kỹ sư

hệ thống điện trong tương lai bằng rất nhiều môn học thiết thực mang tính ứng dụng cao.Với vốn kiến thức nhỏ bé của mình cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo bộ môn cung

cấp điện TS.Phạm Mạnh Hải, cho đến nay em đã thực hiện nghiên cứu tính toán thiết kế

hoàn chỉnh một hệ thống cung cấp điện mang tính chất thực tế cao và từ đó hoàn thành xongbản đồ án môn học “ Hệ thống cung cấp điện”

Do kiến thức nắm bắt về ngành và kiến thức thực tế có hạn nên bản đồ án không thểtránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô để em có đượcmột bản đồ án hoàn chỉnh có thể đưa vào thực tế và làm tài liệu phục vụ hữu ích cho côngviệc của em sau này

Em Xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên: Đặng Thị Thắm

Lớp: Đ7-ĐCN2

MỤC LỤC

CHƯƠNG I – TÍNH TOÁN PHỤ TẢI 6

1.1 Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng 6

1.2.Tổng hợp phụ tải của toàn nhà máy, xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải trên mặt bằng xí nghiệp dưới dạng hình tròn bán kính r 10

1.2.1 Tổng hợp phụ tải của toàn nhà máy 10

1.2.2 Hệ số công suất của toàn nhà máy 10

1.2.3 Xác định tâm phụ tải của toàn nhà máy: 10

1.2.4 Xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải trên mặt bằng xí nghiệp dưới dạng đường tròn bán kính r 13

CHƯƠNG II :XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI CỦA MẠNG ĐIỆN NHÀ MÁY 17

2.1.Chọn cấp điện áp phân phối 17

2.2.Xác định vị trí đặt của trạm biến áp (hoặc trạm phân phối trung tâm - TPPTT) 18

2.3.Chọn công suất và số lượng máy biến áp của các trạm biến áp phân xưởng 18

2.4.Lựa chọn chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm phân phối trung tâm 25

2.5 : Lựa chọn sơ đồ nối điện từ TPPTT đến các phân xưởng : 27

2.5.1.Sơ đồ đi dây phương án 1: 30

2.5.2.Sơ đồ đi dây trung phương án 2: 33

CHƯƠNG III – TÍNH TOÁN ĐIỆN 37

3.1 Xác định hao tổn điện áp trên đường dây và trong máy biến áp 38

3.2 Xác định tổn thất công suất và tổn thất điện năng cho toàn nhà máy 39

3.3 Thiết kế chi tiết cho phương án tối ưu 42

CHƯƠNG IV: CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN 47

4.1 Tính toán ngắn mạch và lựa chọn thiết bị 47

4.1.2 Lựa chọn và kiểm tra dây dẫn, khí cụ điện 54

4.2 Kiểm tra chế độ mở máy của động cơ 61

CHƯƠNG V TÍNH TOÁN BÙ HỆ SỐ CÔNG SUẤT 63

5.1.Tính toán bù hệ số công suất để nâng cos𝛗=0.9 63

THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN BÀI 3B

“Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp”

A Dữ kiện

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 Sk ,MVA, khoảng cách từđiểm đấu điện đến nhà máy là L, m Cấp điện áp truyền tải là 110 kV Thời gian sử dụngcông suất cực đại là TM, h Phụ tải loại I và loại II chiếm kI&II, % Gía thành tổn thất điệnnăng c∆ = 1500 đ/kWh Suất thiệt hại do mất điện gth = 10000đ/kWh Hao tổn điện áp chophép trong mạng tính nguồn (điểm đấu điện) là ∆Ucp = 5% Các số liệu khác lấy trong phụlục và các sổ tay thiết kế điện

Số liệu thiết kế điện cho xí nghiệp (nhà máy)

S k MVA k I&II , % T M , h L, m Hướng tới của nguồn

Tổng công suất đặt, kW

Hệ số nhu cầu, knc

Hệ số công suất, cosϕ

1 Phân xưởng điện

12 Kho vật liệu vôi

13 Xưởng năng lượng 60 800 0,43 0,72

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 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 tải trên mặt bằng xínghiệp dưới dạng các hình tròn bán kính r

II Xác định sơ đồ nối của mạng điện 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 – TPPTT)

2.3 Chọn công suất và số lượng máy biến áp của trạm biến áp nhà máy và các trạm biến ápphân xưởng

2.4 Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp nhà máy (hoặc TPPTT)

2.5 Lựa chọn sơ đồ nối điện từ trạm biến áp nhà máy/TPPTT đến các phân xưởng (so sánh

ít nhất 2 phương án)

III Tính toán điện

3.1 Xác định tổn hao công suất trên đường dây và trong máy biến áp

3.2 Xác định hao tổn công suất

3.3 Xác định tổn thất điện năng

IV Chọn và kiểm tra thiết bị điện

4.1 Tính toán ngắn mạch tại các điểm đặc trưng (chọn điểm ngắn mạch phù hợp)

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

4.2 Kiểm tra chế độ mở máy của động cơ

V Tính toán hệ số bù công suất

5.1 Tính toán bù công suất phẩn kháng để nâng hệ số công suất lên giá trị cosφ2 = 0,95.2 Đánh giá hiệu quả bù

VI Tính toán nối đất và chống sét

VII Hạch toán công trình

7.1 Liệt kê thiết bị

- Xác định các chỉ tiêu kinh tế: Tổng vốn đầu tư của công trình, vốn đầu tư trên một đơn vịcông 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 nghiệp (gồm cả các sơ đồ của các phương án sosánh)

3 Sơ đồ nguyên lý mạng điện ( với đầy đủ mã hiệu của các thiết bị đã lựa chọn)

4 Sơ đồ trạm biến áp gồm: Sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt bằng và mặt cắt trạm biên áp,

sơ đồ nối đất

5 Bảng số liệu và kết quả tính toán

CHƯƠNG I – TÍNH TOÁN PHỤ TẢI

Nhà máy, xí nghiệp sản xuất ra một hoặc nhiều loại sản phẩm trong quá trình hoạtđộng Những sản phẩm này luôn luôn đòi hỏi tính cạnh tranh cao đặc biệt là về giá thành.Trong giá thành sản phẩm, chi phí tiêu thụ điện năng và thời gian thu hồi vốn đầu tư đónggóp một phần đáng kể vào giá thành sản phẩm Chính vì lý do đó việc tính tón thiêt kế cấpđiện cho nhà máy xí nghiệp phải đặc biệt chú ý đến vốn đầu tư công trình và vấn đề tiếtkiệm năng lượng tránh lãng phí với các thiết bị không cần thiết Quan trọng hơn cả là việcxác định tâm của phụ tải chính xác để có được phương án đi dây tối ưu Ngoài ra chúng tacòn phải tính đến khả năng phát triển của phụ tải nhà máy xí nghiệp trong tương lai Để làmđược tất cả những nhiệm vụ đó thì bước đàu tiên cần làm là xác định phụ tải tính toán chotoàn nhà máy Để xác định được phụ tải tính toán của toàn nhà máy trước hết ta cần xác địnhphụ tải tính toán ở từng phân xưởng và khu vực

1.1 Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng.

 Công thức xác định phụ tải động lực theo hệ số nhu cầu và công suất đặt được thểhiện như sau:

Pđl = knc .Pđ (kW)

Qđl = Pđl.tanφ (kVar)

 Công thức xác định phụ tải chiếu sáng, lấy P0 = 0,015(kW/m2)

Pcs = P0.F (kW)

Vì dùng đèn sợi đốt để chiếu sáng nên: Qcs = 0 (kVAr)

 Tổng hợp phụ tải (phụ tải tính toán) của mỗi phân xưởng:

Ptt = Pđl + Pcs (kW)

Qtt = Qđl + Qcs (kVar)

Stt = (kVA)

Itt = (A)

Trong đó:

Ptt: Công suất tác dụng tính toán cho phân xưởng (kW)

Qtt: Công suất phản kháng tính toán cho phân xưởng(kVAr)

knc: Hệ số nhu cầu;

Pđ: Công suất đặt (KW)

F: Diện tích phân xưởng (m2);

Itt : Dòng điện tính toán trên đường dây truyền tải (A)

Hình 1.1: Hình vẽ kích thước chi tiết các phân xưởng của xí nghiệp trên thực tế

Bảng 1.1 Phụ tải tính toán cho các phân xưởng

Bảng Phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu và công suất đặt

N 0 theo

sơ đồ

mặt

bằng

Tên phân xưởng và

phụ tải STB KW Pđ knc cosφ j tanφ j a(m) b(m) S(m 2 ) Pđl

(kW) Qđl (K) Pcs

(kW)

Q cs(kW) (kW) Ptt Qtt (kW)

S tt (kVA)

1 Phân xưởng điện phân 40 300 0,57 0,65 1,17 350 135 47250 171,00 199,92 708,75 0,00 879,75 199,92 902,18

2 Phân xưởng Rơngen 40 800 0,62 0,55 1,52 135 95 12825 496,00 753,17 192,38 0,00 688,38 753,17 1020,35

8 Phân xưởng cơ khí, rèn 40 550 0,43 0,56 1,48 65 40 2600 236,50 349,89 39,00 0,00 275,50 349,89 445,34

9 Xem dữ liệu phân xưởng 40 550 0,43 0,56 1,48 65 40 2600 236,50 349,89 39,00 0,00 275,50 349,89 445,34

12 Kho vật liệu vôi clorur(bột tẩy trắng) 12 300 0,62 0,67 1,11 55 40 2200 186,00 206,09 33,00 0,00 219,00 206,09 300,72

13 Xưởng năng lượng 60 800 0,43 0,72 0,96 90 50 4500 344,00 331,57 67,50 0,00 411,50 331,57 528,46

1.2.Tổng hợp phụ tải của toàn nhà máy, xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải trên mặt bằng xí nghiệp dưới dạng hình tròn bán kính r

1.2.1 Tổng hợp phụ tải của toàn nhà máy.

Phụ tải tác dụng tổng hợp toàn nhà máy

1.2.3 Xác định tâm phụ tải của toàn nhà máy:

1 Ý nghĩa của tâm phụ tải trong thiết kế cung cấp điện

Trong thiết kế hệ thống cung cấp điện thì việc tính toán tìm tâm phụ tải đóng một vaitrò rất qua trọng, đây chính là căn cứ để ta có thể xác định vị trí đặt các trạm biến áp, trạmphân phối, tủ phân phối tủ động lực nhằm tiết kiệm chi phí và giảm tổn thất trên lưới điện.Tâm phụ tải còn có thể giúp công tác quy hoạch và phát triển nhà máy trong tương lai nhằm

có các sơ đồ cung cấp điện hợp lý tránh lãng phí và đạt được các chỉ tiêu kỹ thuật như mongmuốn Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn điều kiện mômen phụ tải đạt giá trị cực tiểu

Q

-=

å

n i

il

P

1  min min

Trong đó: Pi và li : Công suất và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải

2 Tính toạ độ tâm phụ tải của nhà máy

Tâm qui ước của phụ tải nhà máy được xác định bởi một điểm M có toạ độ được xác

định M(X0,Y0) theo hệ trục toạ độ xOy

X0 = å

å

n i

n i i S

x S

n i i S

y S

1 1

Trong đó:

X0 ; Y0 : Toạ độ của tâm phụ tải điện của toàn nhà máy

xi ; yi : Toạ độ của phụ tải phân xưởng thứ i theohệ trục toạ độ xOy

Si : Công suất của phụ tải thứ i

Bảng 1.2 Tọa độ tâm phụ tải của các phân xưởng trên hệ tọa độ xOy

STT Tên phân xưởng Công suất

12 clorur (bột tẩy trắng)Kho vật liệu vôi 300,72 53.5 4 267,5 20 80442,6 6014,4

13 Xưởng năng lượng 528,46 97 31 485 155 256303,1 81911, 3

Y0 = =

1317185,86590,16 = 199,87(m)

Vậy tâm phụ tải điện của toàn xí nghiệp là : M(372,46 ;199,87)

1.2.4 Xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải trên mặt bằng xí nghiệp dưới dạng đường tròn bán kính r

Biểu đồ phụ tải điện là một hình tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâm của phụtải điện, có diện tích tương ứng với công suất của phụ tải theo tỉ lệ xích nhất định tùy ý Biểu

đồ phụ tải cho phép người thiết kế hình dung được sự phân bố phụ tải trong phạm vi khu vựccần thiết kế, từ đó có cơ sở để lập các phương án cung cấp điện Biểu đồ phụ tải được chiathành 2 phần:

- Phụ tải động lực: phần hình quạt màu trắng

- Phụ tải chiếu sáng: phần hình quạt màu đen

Để vẽ được biểu đồ phụ tải cho các phân xưởng, ta coi phụ tải của các phân xưởngphân bố đều theo diện tích phân xưởng nên tâm phụ tải có thể lấy trùng với tâm hình học củaphân xưởng trên mặt bằng Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phụ tải thứ i được xác định quabiểu thức:

Ri= √ Sttpxi

m. ∏ ¿ ¿

Trong đó : m là tỉ lệ xích, ở đây chọn m = 5(kVA/m2)

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

αcs = (độ)

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

Bảng 1.3 :Bảng tính toán thông số biểu đồ phụ tải

n Tên phân xưởng P cs , kW P tt , kW Stt ,

1 Phân xưởng điện phân 708,75 879,75 902,18 175 332,5 7,58 129

2 Phân xưởng Rơngen 192,38 688,38 1020,35 457,5 332,5 8,06 129

11 Kho nhiên liệu 33,00 38, 70 38,94 162,5 20 1,57 59

12 Kho vật liệu Vôi clorua 33,00 219,00 300,72 267,5 20 4,38 98

13 Xưởng năng lượng 67,50 411,50 528,46 485 155 5,8 30

14 Nhà điều hành, nhà ăn 90,00 332,00 359,21 610 20 4,78 98

Vòng tròn phụ tải:

Hình 1.2:Biểu đồ tròn phụ tải

Biểu đồ phụ tải trên mặt phẳng nhà máy

Hình 1.3: Biểu đồ phụ tải trên mặt phẳng xí nghiệp

CHƯƠNG II :XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI CỦA MẠNG ĐIỆN NHÀ MÁY

2.1.Chọn cấp điện áp phân phối.

Cấp điện áp truyền tải có liên quan trực tiếp đến các vấn đề về kinh tế, kỹ thuật của hệthống Điều này thể hiện ở tổn thất điện áp cực đại khi vận hành cũng như về tổn thất điệnnăng trên toàn hệ thống, ngoài ra cấp điện áp truyền tải còn ảnh hưởng trực tiếp đến chi phíđầu tư cho cách điện của đường dây Để tối ưu hóa việc chọn cấp điện áp truyền tải từ nguồnđến tram biến áp trung gian của nhà máy ta tiến hành tính toán theo công thức kinh nghiệmnhư sau:

2.2.Xác định vị trí đặt của trạm biến áp (hoặc trạm phân phối trung tâm - TPPTT)

 Các xí nghiệp công nghiệp là những hộ tiêu thụ điện tập trung, công suất lớn Điệnnăng cấp cho xí nghiệp được lấy từ trạm biến áp trung gian bằng các đường dây trung

áp Cấp điện áp trong phạm vi đồ án được xác định là cấp 22kV Trong một xí nghiệpcần đặt nhiều trạm biến áp phân xưởng, mỗi phân xưởng lớn một trạm, phân xưởngnhỏ đặt gần nhau chung một trạm Để cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng cầnđặt tại trung tâm xí nghiệp một trạm phân phối, gọi là trạm phân phối trung tâm(TPPTT) Trạm phân phối trung tâm có nhiệm vụ nhận điện năng từ hệ thống về vàphân phối cho các trạm biến áp phân xưởng Trong các trạm phân phối trung tâmkhông đặt trạm biến áp mà chỉ đặt các thiết bị đóng cắt

 Xác định vị trí đặt trạm phân phối trung tâm: Trạm phân phối trung tâm sẽ được đặtgần tâm phụ tải tính toán của toàn nhà máy, thuận tiện cho công tác vận chuyển vàlắp đặt, vận hành và sửa chữa khi có sự cố đảm bảo an toàn và kinh tế Áp dụng kếtquả tính toán tâm phụ tải điện của toàn nhà máy ta đã xác định ở trên là điểm

M(372,46 ;199,89) và dựa vào sơ đồ mặt bằng nhà máy kim loại màu ta đặt trạm

phân phối trung tâm tại vị trí gần tâm phụ tải tính toán của nhà máy hay là điểm

T(372,201) Vị trí này có thể đảm bảo mỹ quan công nghiệp, đảm bảo thuận lợi cho

các công tác quản lý vận hành và sửa chữa MBA

2.3.Chọn công suất và số lượng máy biến áp của các trạm biến áp phân xưởng.

Tính toán lựa chọn số trạm biến áp phân xưởng

Căn cứ vào vị trí, công suất của các phân xưởng Tiến hành tính toán thiết kế xây dựng 7trạm biến áp phân xưởng Mỗi trạm đều sử dụng 2 máy biến áp vận hành song song Riêngvới phụ tải loại 3 cho phép mất điện khi sự cố, vì vậy khi xảy ra sự cố một trạm biến áp phânxưởng có thể cắt giảm 25% phụ tải loại 3 nhằm tiết kiệm chi phí đầu tư cho máy biến áp.Chi tiết như sau:

 Trạm biến áp B1: Cung cấp điện cho phụ tải 1.

 Trạm biến áp B2: Cung cấp điện cho phụ tải 2

 Trạm biến áp B3: Cung cấp điện cho phụ tải 3, 4, 8, 9

 Trạm biến áp B4: Cung cấp điện cho phụ tải 7

 Trạm biến áp B5: Cung cấp điện cho phụ tải 5, 6

 Trạm biến áp B6: Cung cấp điện cho phụ tải 13, 14, 15

 Trạm biến áp B7: Cung cấp điện cho phụ tải 10, 11, 12

 Các trạm biến áp cung cấp điện cho một phân xưởng ta sẽ đặt trạm tại vị trí gần trạm phân phối trung tâm và tiếp xúc với phân xưởng để thuận tiện trong khâu đóng cắt và không ảnh hưởng đến công trình khác

 Trạm biến áp dùng cho nhiều phân xưởng ta sẽ thiết kế gần tâm phụ tải nhằm tiết kiệm chi phí đường dây và giảm tổn thất công suất trên đường dây Tâm của trạm sẽ được xác định qua bảng tọa độ như sau:

Bảng 2.1: Tọa độ trên thực tế của trạm

hệ số quá tải của máy biến áp là 1,4 với hệ số quá tải này thời gian quá tải không quá

5 ngày đêm, mỗi ngày quá tải không quá 6h

Trong đó:

 SđmB: Công suất tính toán định mức của máy biến áp sẽ sử dụng trong trạm biến ápphân xưởng

 ΣSStt : Tổng công suất tính toán của các phân xưởng mà trạm cung cấp điện

 Tính toán chi tiết cho từng trạm biến áp như sau:

Bảng 2.2 : Tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B1

TT Tên phân xưởng Công suấtS (KVA) Sđm-tt(kVA) S(KVA)

Bảng 2.3 : Tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B2

TT Tên phân xưởng Công suất S(KVA) Sđm-tt

Bảng 2.4: Tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B3

TT Tên phân xưởng Công suất S(KVA) Sđm-tt

(kVA) S(KVA)

3 Phân xưởng đúc 420,02

873,825 1000

4 Phân xưởng oxyt nhôm 320,44

8 Phân xưởng cơ khí, rèn 445,,34

9 Xem dữ liệu phân

Bảng 2.5 : Tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B4

TT Tên phân xưởng Công suất S(KVA) Sđm-tt

Công suất tác dụng bị thiếu hụt trong thời gian mất điện do sự cố, lấy tsc=24h trongnăm:

Pthiếu = 19,84%.Ptt = 0,1984.294,7125= 58,47 (kW)

Thiệt hại do mất điện: Y = gth.Pthiếu.tsc

= 10000.58,47.24 = 14,03 (triệu đồng)

Bảng 2.7 : Tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B6

TT Tên phân xưởng Công suất S

(KVA) Sđm-tt(KVA) S(KVA)

13 Xưởng năng lượng 528,46

Bảng 2.8 : Tính toán công suất MBA của trạm biến áp phân xưởng B7

TT Tên phân xưởng Công suất S

(KVA)

Sđm-tt (KVA) S(KVA)

391,8054 400

11 Kho nhiên liệu 8,36

12 Kho vật liệu Vôiclorua 278,61

Trạm B7: Khi có 1 máy biến áp sự cố thì công suất tải loại 3 cần cắt là:

 Trên thị trường hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất máy biến áp với rất nhiều loại sảnphẩm đa dạng, nhiều kiểu dáng và kích cỡ Tuy nhiên căn cứ vào đặc điểm của phụtải thì ta sẽ sử dụng loại máy biến áp phân phối dầu có bình giãn nở dầu

 Ta lựa chọn sản phẩm của hãng ABB chế tạo.Thông số chi tiết của các máy biến áp

sử dụng trong trạm biến áp phân xưởng được thống kê theo bảng sau:

Bảng 2.9 Thông số kỹ thuật MBA ABB sử dụng trong các TBA PX

Chi phí (10 6 đồng)

Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp:

KB = i = 4,605(tỷ đồng)

Xét trạm biến áp có tổn thất điện năng được tính như sau:

∆A = n.∆P0×t+ ×∆PN× × τ (kwh)

τ=(0.124 +10-4.Tmax)2 ×8760=2573,4(h)

Tính toán chi tiết cho các TBA ta thu được kết quả như sau

Bảng 2.10: Tính toán chi tiết cho các trạm biến áp

Ta sử dụng hai phương án lựa chọn tiết diện dây dẫn và dây cáp là theo Jkt và theo dòng phát nóng lâu dài cho phéo Icp.

* Lựa chọn dây dẫn từ nguồn về trạm phân phối trung tâm sẽ được tính toán theo mật độ kinh tế của dòng điện Jkt do khoảng cách truyền tải ngắn và thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax lớn Cụ thể như sau:

 Đường dây nối hệ thống với trạm phân phối trung tâm có ý nghĩa cực kỳ quan

trọng,nó quyết định tới hoạt động của toàn xí nghiệp nên ta sử dụng lộ đường dây kép

để truyền tải:

 Dòng điện định mức trên đường dây truyền tải:

Iđm =

ttnm ñm

 Ta chọn dây nhôm , tiết diện AC-70 mm2

*Ta kiểm tra dây dẫn theo điều kiện dòng sự cố ( phát nóng) và điều kiện tổn thất điệnáp(ΔUUcp)

- Theo điều kiện phát nóng tra bảng dây AC-70

Ta có Icp=196(A) Khi xảy ra sự cố,tức là đứt một đường dây thì đường dây còn lại sẽ chịutải toàn bộ đến công suat nhà máy.do vậy:

Isc=2.Iđm=2.58,92=117,84(A) Vậy Icp > Isc thỏa mãn điều kiện phát nóng

-Theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép tra bảng dây AC-70 Ta có : r0=0,4218(Ω/km),

x0=0,385(Ω/km)

 Tổng trở trên đoạn dây là:

0 0

r l j.x lZ

 Thỏa mãn điều kiện về tổn thất điện áp

Tra tài liệu của giá thành đường dây AC-70 là 611,93 nghìn đồng / 1 mét chiều dài

 Tổng số vốn đầu tư cho lộ dây là:

K1= 611,93.2.300.10-3=367,16( Triệu đồng)Như vậy việc lựa chọn dây dẫn AC-70 dùng để đưa điện từ nguồn về trạm PPTT nhà máy là thỏa mãn các điều kiện về an toàn và tổn thất điện áp cho phép

2.5 : Lựa chọn sơ đồ nối điện từ TPPTT đến các phân xưởng :

Ta có 2 phương án sau :

Phương án 1 :

Phương án 2 :

Ta thấy đường dây hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các tủ phân xưởng của 2 phương

án đều giống nhau,ta sẽ tìm tiết diện dây cho cáp hạ áp trước khi tim dây từ TPPTT đến cáctrạm biến áp phân xưởng Ta sẽ đi 1 dây,nhưng do phân xưởng 8 và 9 có công suất lớn,việclựa chọn dây quá lớn nên ta sẽ đi 2 đường dây để đủ cung cấp cho xưởng và đảm bảo hoạtđộng

Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các tủ phân phối phân xưởng theo điềukiện phát nóng:

Itt =

ttnm ñm

S

n 3.U (A) ;

Ta không xét đến trường hợp sự cố đứt đường dây ở đây

Vậy điều kiện phát nóng của cáp sẽ tương đương: Itt ≤ k.Icp (k=1)

Đảm bảo độ bền cơ học ta sẽ chọn tiết diện tối thiểu là 16mm2

 Giá thành đường dây các trường hợp:

Bảng 2.11: Thông số cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng:

Tên Số lộ S tt U đm I đm F tc I cp R 0 X 0 L Gía

(10 3 VND)

Tổng (10 6 VND) B3-4 1 320,44 0,4 462,51

5 240 550 0,075 0,08 91 550,56 50,10096B3-8 2 445,34 0,4 321,39

6 2185 450 0,099 0,08 106 404,59 85,77308B3-9 2 445,34 0,4 321,39

6 2185 450 0,099 0,08 230 404,59 186,1114B6-14 1 359,21 0,4 518,47

0,060

1 0,08 118 664,2 78,3756B6-15 1 70,05 0,4 101,10

B7-11 1 38,94 0,4 56,205 35 165 0,524 0,08 18 78,32 1,40976 B7-12 1 300,72 0,4 434,05

2 240 550 0,075 0,08 125 530,56 66,32

476,0025

Ta thấy việc chọn tiết diện dây trên cũng đảm bảo điều kiện tổn thất điện áp cho phép

Từ bảng trên ta tìm được tổng vốn đầu tư đường dây cáp hạ áp cho toàn bộ xí nghiệp:

K d hạ áp = = 476(Triệu đồng)

2.5.1.Sơ đồ đi dây phương án 1:

Theo toạ độ các trạm điện ta lần lượt tính toán độ dài các lộ dây dựa trên bản vẽ, tính toántiết diện dây dẫn sẽ thu được kết quả như sau:

Ghi chú: riêng với lộ dây trạm B7, Đường dây gấp khúc nên L = 404m

Tính phân bố công suất và tiết diện dây dẫn tương tự và tra trong bảng 4.57 như trên ta đượcbảng sau:

Bảng 2.12: Phân bố công suất và tính toán tiết diện dây dẫn trung áp PA1

PPTT-B1 2 206,1 902,18 22 11,838 70 0,4218 0,385 121 611,93 252,2375 PPTT-B2 2 59 1020,4 22 13,3886 70 0,4218 0,385 121 611,93 72,20774 PPTT-B3 2 183,6 1631,1 22 21,4032 70 0,4218 0,385 121 611,93 224,7007 PPTT-B4 2 170,4 694,75 22 9,11623 70 0,4218 0,385 121 611,93 208,5457 PPTT-B5 2 93,5 550,13 22 7,21858 70 0,4218 0,385 121 611,93 114,4309 PPTT-B6 2 131,6 957,72 22 12,5668 70 0,4218 0,385 121 611,93 161,06 PPTT-B7 2 404 833,89 22 10,942 70 0.4218 0,385 121 611,93 494,4394

Bảng 2.13: Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép PA1

Việc lựa chọn dây thỏa mãn yêu cầu

Tổng chi phí đầu tư trên đường dây trung áp 22kV của PA1 bao gồm đoạn từ trạm nguồnđến trạm phân phối trung tâm và từ trạm phân phối trung tâm về các trạm biến áp phânxưởng được tính như sau:

ΣSKd = Ktrung áp + Khạ áp = 367,16×106 + 1528,6227×106 + 476×106 = 2,37(tỷ đồng)

Tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng.

 Tổng tổn thất điện năng trên các lộ dây:

Tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện năng được tính như sau:

∆P =

2 2 2 ñm

Bảng 2.15: Tổn thất công suất và tổn thất điện năng trên các lộ dây trung áp của PA1:

3781,4 4

0,0632

5,379 2

13840,7 7 PPTT-B1 0,421

188,076 7 PPTT-B2 0,421

8 183,6

1173, 1

1097,4 9

0,0387

0,206 5

531,198 3 PPTT-B4 0,421

8 170,4 598 353,67

0,0359

0,035 8

92,2158 8 PPTT-B5 0,421

31,6451 5 PPTT-B6 0,421

8 131,6 813 477,45

0,0277

131,157 5 PPTT-B7 0,421

8 404 667,7 486,35 0,0852 22

0,120 1

309,076 3 15193,0 1

Từ trên ta sẽ tính toán được tổng tổn thất điện năng trên đường dây trung áp khi vận hànhhằng năm:

dây = 15193,01 (kWh)Chi phí tính toán hàng năm của phương án chỉ xét đến vốn đầu tư đường dây trung áp củatoàn hệ thống do phần đầu tư trạm biến áp và cáp hạ áp thì như nhau trong mọi phương án,

để có được phương án tối ưu ta cần có được giá trị của hàm chi phí tính toán hằng năm của 3phương án sẽ vạch ra, chi tiết phương án 1:

T tc : Hệ số tiêu chuẩn( hệ số thu hồi vốn đầu tư);

Ttc : Là thời gian thu hồi vốn đầu tư lấy bằng 8 năm

C: Giá thành 1 KWh tổn thất điện năng

Z1 =(0,1+0,125)× 2370×106 +1500× 15193,01 =556,04(triệu đồng)

2.5.2.Sơ đồ đi dây trung phương án 2:

Tương tự như quy trình tính toán ở PA1 Ta sẽ thực hiện tính toán phân bố công suất sơ bộtrên các lộ dây dựa vào sơ đồ thực tế và tính toán tiết diện dây dẫn và chọn dây dẫn phíatrung áp.

Công suất truyền tải trên lộ B4 lúc này sẽ bao gồm công suất tính toán của B4 và công suấttính toán của trạm B7

Các trạm còn lại có công suất trên đường dây là không thay đổi Kết quả chi tiết được tổnghợp trong bảng sau:

PPTT-B1 2 206.

1 902,18 22 11,838 70 0,4218 0,385 121 611,93

252,237 5 PPTT-B2 2 59 1020,4 22 13,388

6 70 0,4218 0,385 121 611,93

72,2077 4 PPTT-B3 2 183 1631,1 22 21,403 70 0,4218 0,385 121 611,93 224,700