ĐỒ án cung cấp điện

Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Phạm Mạnh Hải A LỜI MỞ ĐẦU Như chúng ta đã biết, cho đến nay thì nền kinh tế nước ta đã đạt được rất nhiều thành tựu to lớn về phát triển kinh tế xã hội tạo tiền đề cơ bản để bước vào thời kỳ mới, thời kì công 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 thống điện phải có được những vốn kiến thức vững chắc về ngành để tạo nên những hệ thống chất lượng, thỏa mãn các yêu cầu về kinh tế cũng như kỹ thuật khi đưa vào vận hành thực tế. Các chỉ 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 là làm đồ án môn thế nào để có được một hệ thống tối ưu. Câu trả lời sẽ có trong môn học “ Hệ thống cung cấp điện”. Sau gần 3 năm học tập tại trường “ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC” em đã phần nào nắm 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 xong đồ án môn hoc “CUNG CẤP ĐIỆN” Do kiến thức nắm bắt về ngành và kiến thức thực tế có hạn nên bản đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô để em có được một bản đồ án hoàn chỉnh có thể đưa vào thực tế và làm tài liệu phục vụ hữu ích cho công việc của em sau này. Em Xin chân thành cảm ơn! SV: Phạm Văn Toàn Lớp: Đ7_ĐCN2 SV: Phạm Văn Toàn Page 1 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Phạm Mạnh Hải B MỤC LỤC Trang A LỜI MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………………… …………….1 B MỤC LỤC………………………………………………………………………………………… ……………….2 I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI…………………………………………………………………………………………. 3 1) Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng………………… ………………………3 2) Tổng hợp phụ tải của toàn nhà máy, xây dựng biểu đồ phụ tải trên mặt bằng nhà máy dưới dạng hình tròn bán kính r……………………………………………………… 8 2.1) Tổng hợp phụ tải toàn nhà máy……………………………………………………… 9 2.2) Hệ số công suất toàn nhà máy………………………………………………………… 9 2.3) Xác định tâm phụ tải toàn nhà máy…………………………………………………10 2.4) Tính tọa độ tâm phụ tải của nhà máy………………………………………………10 3)Tổng hợp phụ tải của toàn xí nghiệp, xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải trên mặt bằng xí nghiệp dưới dạng các hình tròn bán kính r……………………………… 12 II THIẾT KẾ SƠ BỘ-CHON PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU………………………………………………….16 1) Chọn cấp điện áp phân phối………………………………………………………………… 16 2) Xác định vị trí đặt trạm biến áp………………………………………………………………16 3) Chọn công suất và số lượng máy biến áp của các trạm biến áp phân xưởng…………………………………………………………………………… …………………… 17 4) Lựa chọn, chọn dây dẫn từ nguồn tới trạm phân phối trung tâm…………… 25 SV: Phạm Văn Toàn Page 2 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Phạm Mạnh Hải 5) Lựa chọn sơ đồ nối điện từ TPPTT đến các phân xưởng………………………… 27 5.1) Sơ đồ đi dây phương án 1…………………………………………………………… 31 5.2) Sơ đồ đi dây phương án 2…………………………………………………………….34 III TÍNH TOÁN ĐIỆN……………………………………………………………………………………… … 37 1) Xác định hao tổn điện áp trên đường dây và máy biến áp……………………… 38 2) Xác định tổn thất công suất và tổn thất điện năng của toàn nhà máy……… 39 3) Thiết kế chi tiết cho phương án tối ưu…………………………………………………….42 4) Thiết kế cho trạm biến áp phân xưởng……………………………………………………44 IV CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN……………………………………………………………….47 1) Tính toán ngắn mạch và lựa chọn thiết bị……………………………………………….47 1.1) Tính toán ngắn mạch trên thanh cái trạm phân phối trung tâm…… 48 1.2) Tính ngắn mạch trên thanh cái trạm biến áp phân xưởng B1…………49 1.3) Tính ngắn mạch trên thanh cái trạm biến áp phân xưởng B2……… 49 1.4) Tính ngắn mạch trên thamh cái trạm biến áp phân xưởng B3……… 50 1.5) Tính ngắn mạch trên thanh cái trạm biến áp phân xưởng B4…………50 1.6) Tính ngắn mạch trên thanh cái trạm biến áp phân xưởng B5…………51 1.7) Tính ngắn mạch trên thanh cái trạm biến áp phân xưởng B6…………51 1.8) Tính ngắn mạch trên thanh cái trạm biến áp phân xưởng B7…………52 2) Lựa chọn và kiểm tra dây dẫn, khí cụ điện………………………………………………53 3) Kiểm tra chế độ mở máy của động cơ…………………………………………………….61 SV: Phạm Văn Toàn Page 3 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Phạm Mạnh Hải V TÍNH TOÁN HỆ SỐ BÙ CÔNG SUẤT…………………………………………………………………62 1) Tính toán bù công suất để nâng cos�=0,9…………………………………………….62 2) Xác định dung lượng bù cần thiết…………………………………………………………63 3) Phân bố dung lượng bù cho các trạm biến áp phân xưởng…………………… 64 4) SV: Phạm Văn Toàn Page 4 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Phạm Mạnh Hải I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI Nhà máy, xí nghiệp sản xuất ra một hoặc nhiều loại sản phẩm trong quá trình hoạt động. 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 đóng góp một phần đáng kể vào giá thành sản phẩm. Chính vì lý do đó việc tính tón thiêt kế cấp điện cho nhà máy xí nghiệp phải đặc biệt chú ý đến vốn đầu tư công trình và vấn đề tiết kiệm năng lượng tránh lãng phí với các thiết bị không cần thiết. Quan trọng hơn cả là việc xác định tâm của phụ tải chính xác để có được phương án đi dây tối ưu. Ngoài ra chúng ta còn phải tính đến khả năng phát triển của phụ tải nhà máy xí nghiệp trong tương lai. Để làm được tất cả những nhiệm vụ đó thì bước đàu tiên cần làm là xác định phụ tải tính toán cho toàn nhà máy. Để xác định được phụ tải tính toán của toàn nhà máy trước hết ta cần xác định phụ tải tính toán ở từng phân xưởng và khu vực. 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 thể hiện như sau: P đl = k nc . P đ (kW) Q đl = P đl . Tanφ (VAr)  Công thức tính phụ tải chiếu sáng, với P 0 =0,015 (kW/m 2 ) P cs = P 0 .S (kW) Vì dùng đèn sợi đốt để chiếu sáng có cosφ=1tan φ=0 nên Q cs =0 (kVAr) Tổng hợp phụ tải (phụ tải tính toán) của mỗi phân xưởng: P tt =P đl + P cs (kW) Q tt = Q đl + Q cs (kWAr) S tt = (kVA) I tt = (A) Trong đó: P tt : công suất tác dụng tính toán cho phân xưởng (kW) Q tt : công suất phản kháng tính toán cho phân xưởng (kVAr) K nc : hệ số nhu cầu P đ : công suất đặt (KW) SV: Phạm Văn Toàn Page 5 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Phạm Mạnh Hải S: diện tích phân xưởng (m 2 ) I tt : dòng điện tinh toán trên đường dây truyền tải (A) Bảng 1: Số liệu thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp N 0 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, k nc tanφ 1 Phân xưởng điện phân 40 800 0,38 1,17 2 Phân xưởng Rơn gen 30 550 0,40 1,52 3 Phân xưởng đúc 15 550 0,44 0,86 4 Phân xưởng ôxyt nhôm 30 800 0,44 1,20 5 Khí nén 10 10 0,54 1,60 6 Máy bơm 12 300 0,52 1,26 7 Phân xưởng đúc 60 800 0,41 1,08 8 Phân xưởng khí – rèn 40 550 0,43 1,48 9 Xem dữ liệu phân 40 550 0,43 1,48 SV: Phạm Văn Toàn Page 6 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Phạm Mạnh Hải xưởng 10 Lò hơi 40 800 0,43 0,80 11 Kho nhiên liệu 3 10 0,57 0,75 12 Kho vật liệu vôi clorur 5 20 0,62 1,10 13 Xưởng năng lượng 40 350 0,43 0,96 14 Nhà điều hành, nhà ăn 30 150 0,44 0,57 15 Garage oto 15 25 0,50 0,70 • Phân xưởng điện phân P đl =0,38.800=304 (kW) Q dt =304.1,17=355,68 (kVAr) P cs =0,015.76.29=33,06 (kW) Q cs =0 (kVAr) P tt =304 + 33,06=337,06 (kW) Q tt = Q đl = 355,68 (kVAr) S tt = = 490,02 (kVA) • Phân xưởng Rơn gen P đl =0,40.550=220 (kW) Q dt =220.1,52= 334,4 (kVAr) P cs =0,015.29.20= 8,7 (kW) Q cs =0 (kW) P tt =220+8,7= 228,7 (kW) Q tt =Q dl =334,4 (kVAr) S tt = =405,13 (kVA) SV: Phạm Văn Toàn Page 7 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Phạm Mạnh Hải Tính toán hoàn toàn tương tự với các phân xưởng và phụ tải ta được bảng kết quả phụ tải tính toán như sau: Bảng 2: Phụ tải tính toán cho các phân xưởng N 0 theo sơ đồ mặt bằng Tên phân xưởng và phụ tải Số lượng thiết bị điện P đ (kW) K nc cosφ tanφ a (m) b (m) S (m 2 ) P đl (kW) Q đl (kVAr) P cs (kW) Q cs (kVAr) P tt (kW) Q tt (kVAr) S tt (kVA) 1 Phân xưởng điện phân 40 800 0,38 0,65 1,17 76 29 2204 304 355,68 33,06 0,00 337,06 355,68 490,01 2 Phân xưởng Rơn gen 30 550 0,40 0,55 1,52 29 20 580 220 334,4 8,7 0,00 228,7 334,4 405,12 3 Phân xưởng đúc 15 550 0,44 0,76 0,86 29 14 406 242 208,12 6,09 0,00 248,09 208,12 323,82 4 Phân xưởng oxyt nhôm 30 800 0,44 0,64 1,20 29 10 290 352 422,4 4,35 0,00 356,35 422,4 552,64 5 Khí nén 10 10 0,54 0,53 1,60 12 9 108 5,4 8,64 1,62 0,00 7,02 8,64 11,13 6 Máy bơm 12 300 0,52 0,62 1,26 12 9 108 156 196,56 1,62 0,00 157,62 196,56 251,95 7 Phân xưởng đúc 60 800 0,41 0,68 1,08 43 20 860 328 354,24 12,9 0,00 340,9 354,24 491,63 8 Phan xưởng cơ khí -rèn 40 550 0,43 0,56 1,48 15 10 150 236,5 350,02 2,25 0,00 238,75 350,02 423,69 9 Xem dữ liệu phân xưởng 40 550 0,43 0,56 1,48 15 10 150 236,5 350,02 2,25 0,00 238,75 350,02 423,69 10 Lò hơi 40 800 0,43 0,78 0,80 24 12 288 344 275,2 4,32 0,00 348,32 275,2 443,92 11 Kho nhiên liệu 3 10 0,57 0,80 0,75 11 9 99 5,7 4,27 1,48 0,00 7,18 4,27 8,35 12 Kho vật liệu 5 20 0,62 0,67 1,10 11 9 99 12,4 13,64 1,48 0,00 13,88 13,64 19,46 SV: Phạm Văn Toàn Page 8 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Phạm Mạnh Hải clorur 13 Xưởng năng lượng 40 350 0,43 0,72 0,96 20 11 220 150,5 144,48 3,3 0,00 153,8 144,48 211,02 14 Nhà điều hành, nhà ăn 30 150 0,44 0,87 0,57 32 9 288 66 37,62 4,32 0,00 70,32 37,62 79,75 15 Garage ôtô 15 25 0,50 0,82 0,70 21 9 189 12,5 8,75 2,84 0,00 15,34 8,75 17,66 Tổng 2671,5 2762,08 3064,02 SV: Phạm Văn Toàn Page 9 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Phạm Mạnh Hải 2) Tổng hợp phụ tải của toàn nhà máy, xây dựng biểu đồ phụ tải trên mặt bằng nhà máy dưới dạng hình tròn bán kính r 2.1) Tổng hợp phụ tải của toàn nhà máy Ta chọn k đt = 0,7 (theo “mục 3 của 1.2.1b/32, “giáo trình cung cấp điện” của “ T.S Ngô Hồng Quang”) Phụ taỉ tổng hợp toàn nhà máy với hệ số đồng thời k đt = 0,7 ( . k đt =P ttnm =a Với: k đt = 0,85 ( k đt mật độ sử dụng đồng thời các nhóm phụ tải)  P ttnm = 2762,08 . 0,7=1933,46 (kW) Phụ tải phản kháng tổng hợp toàn nhà máy ( . k đt = Q ttnm = b Phụ tải toàn nhà máy với hệ số đồng thời k đt = 0,7  Q ttnm = 3064,02 . 0,7=2144,82 (kVAr)  S ttnm = = = 2887,65 (kVA) 2.2) Hệ số công suất toàn nhà máy  Cosφ= = = 0,67 2.3) Xác định tâm phụ tải toàn nhà máy a) Ý nghĩa xác định tâm phụ tải trong thiết kế cung cấp điện Trong thiết kế hệ thống cung cấp điện thì việc xác định tâm phụ tải đóng mọt vai trò rất quan trọng, đây chính là căn cứ để đặt các trạm biến áp, trạm phân phối, tủ phân phối, tủ động lực nhằm tiết kiệm chi phí và giảm tổn thất trên lưới điện. Tâm phụ tải còn giúp quy hoạch nhf máy trong tương lai nhằm có các sơ đồ điện hợp lý tránh lãnh phí và đạt được các tiêu chuẩn hợp lý như mong muốn. Tâm phụ tải điện là điểm thỏa mãn điều kiện mômen phụ tải đạt giá trị cực tiểu. SV: Phạm Văn Toàn Page 10 [...]... Toàn Page 18 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải  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... 17,66 83 5 1,06 57,89 BẢNG 4: thông số biểu đồ phụ tải Vòng tròn phụ tải: SV: Phạm Văn Toàn Page 14 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải SV: Phạm Văn Toàn Page 15 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải SV: Phạm Văn Toàn Page 16 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải II THIẾT KẾ SƠ BỘ - CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 1) Chọn cấp điện áp phân phối Cấp điện áp truyền tải có liên quan trực tiếp đến... giá sau thuế trong tài liệu liên quan là 1,736 triệu đồng/m chiều dài Tổng vốn đầu tư cho lộ dây là: K1 = 1,736×2×300= 1,042(tỷ đồng) 5) Lựa chọn sơ đồ nối điện từ TPPTT đến các phân xưởng Ta có 2 phương án sau: Phương án 1: SV: Phạm Văn Toàn Page 28 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Phương án 2: SV: Phạm Văn Toàn Page 29 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Ta thấy đường dây hạ áp từ... ra ta có : L = 300m = 0,3km Như vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về nhà máy sẽ là: U= 4,34 = 24,23 (kV) Từ kết quả tính toán ta kết luận sẽ chọn cấp điện áp của nguồn là 22 kV hoặc 35kV Với cấp điện áp này ta sẽ biến đổi cấp điện áp 110kV từ hệ thống sang trung áp vì khoảng cách ngắn nên tổn thất điện áp và điện năng không đáng kể,việc chuyển đổi cấp điện áp 22/0,4 kV giúp việc đầu tư... 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 vực cần thiết kế, từ đó có phương án cung cấp điện hợp lý SV: Phạm Văn Toàn Page 12 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Biểu đồ phụ tải được chia làm 2 phần : - Phụ tải động lực : phần hình quạt màu trắng Phụ tải chiếu sáng : phần hình quạt màu Để vẽ được biểu đồ phụ tải cho các phân... cấp biến đổi là 35/0,4 kV,do số lượng máy biến áp nhiều Ta sẽ chọn cấp điện áp nguồn là 22kV 2) Xác định vị trí đặt 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 Điện năng cấp cho xí nghiệp được lấy từ trạm biến áp trung gian bằng các đường dây trung áp Cấp điện áp trong SV: Phạm Văn Toàn Page 17 Đồ án cung cấp điện. .. 1,4.320 = 42,01 (kVA) Tỉ lệ tải bị cắt điện là: 8,57% Công suất tác dụng bị thiếu hụt trong thời gian mất điện do sự cố, tra tài liệu hệ thống cung cấp điện lấy tsc=24h trong năm đối với trạm phân phối hạ áp: Pthiếu = 8,57%.Ptt = 337,06.0,857=288,86(kW) Thiệt hại do mất điện: Y = gth Pthiếu.tsc = 10000.288,86.24=69,33 (triệu đồng) SV: Phạm Văn Toàn Page 20 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Tên phân... biến áp phân xưởng đến các phân xưởng Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp ≤ 5% Tổn thất điện áp trên đường dây được tính theo công thức: Trong đó; P,Q công suất tác dụng và công suất phản kháng chạy trên đường dây R,X điện trở suất và điện trở kháng của đường dây SV: Phạm Văn Toàn Page 31 ( Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Uđm điện áp định mức Tên B3-4 B3-8 B3-9 B6-14 B6-15 B7-11 B7-12 Số lộ... phương án 1: Z1=(avh+atc) + c dây Với: avh =0,1 ; atc=0,125; C=1500(đồng/kwh) avh : Hệ số vận hành atc = : Hệ số tiêu chuẩn( hệ số thu hồi vốn đầu tư) Ttc : Là thời gian thu hồi vốn đầu tư lấy bằng 8 năm SV: Phạm Văn Toàn Page 35 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải C: Giá thành 1 KWh tổn thất điện năng Z1 =(0,1+0,125)× 2083×106 +1500× 4799,01 =476 (triệu đồng) 5.2) Sơ đồ đi dây phương án 2 Tương... tổn thất điện áp L 23 17 29 21 14 3 25 0,74 1,03 0,32 0,12 0,52 0,18 0,27 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: SV: Phạm Văn Toàn Kd hạ áp = = 156,076 (triệu ) Page 32 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải 5.1) Sơ đồ đi dây phương án 1 Theo toạ độ các trạm điện ta . Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Phạm Mạnh Hải A LỜI MỞ ĐẦU Như chúng ta đã biết, cho đến nay thì nền kinh tế nước ta đã đạt được rất nhiều thành tựu. Đ7_ĐCN2 SV: Phạm Văn Toàn Page 1 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS. Phạm Mạnh Hải B MỤC LỤC Trang A LỜI MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………………… …………….1 B MỤC LỤC………………………………………………………………………………………… ……………….2 I. vì vậy câu hỏi luôn được đặt ra là làm đồ án môn thế nào để có được một hệ thống tối ưu. Câu trả lời sẽ có trong môn học “ Hệ thống cung cấp điện”. Sau gần 3 năm học tập tại trường “ĐẠI HỌC ĐIỆN