Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy.. 5 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán 2250 Theo dự kiến của ngành điện, nhà máy sẽ được cấp điện từ trạm biến áp TBA
Trang 1TRƯỜNG ĐHBK HN THIẾT KẾ MÔN HỌC
BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
1 Tên đề tài thiết kế: Thiết kế Hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đồng hồ đo chính xác.
2 Sinh viên thiết kế: Nguyễn Công Ngọc Sơn - Lớp TĐH2 -K 48.
1.2 Nội dung tính toán thiết kế; Các tài liệu tham khảo …
2 Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng và toàn nhà máy.
3 Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy:
3.1 Chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng
3.2 Chọn số lượng, dung lượng và vị trí đặt các trạm biến áp trung gian (Trạm biến áp chính) hoặc trạm phân phối trung tâm
3.3 Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy
4 Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng Sửa chữa cơ khí.
5 Tính toán bù công suất phản kháng cho Hệ thống cung cấp điện của nhà
máy
6 Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sữa chữa cơ khí.
CÁC BẢN VẼ TRÊN KHỔ GIẤY A0
1 Sơ đồ nguyên lý Hệ thống cung cấp điện toàn nhà máy.
2 Sơ đồ nguyên lý mạng điện phân xưởng Sữa chữa cơ khí.
CÁC SỐ LIỆU VỀ NGUỒN ĐIỆN VÀ NHÀ MÁY
1 Điện áp: tự chọn theo công suất của nhà máy và khoảng cách từ nguồn
(trạm biến áp khu vực) đến nhà máy
2 Công suất của nguồn điện: vô cùng lớn.
3 Dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của trạm biến áp khu vực :
250 MVA
Trang 24 Đường dây cung cấp điện cho nhà máy: dùng loại dây AC hoặc cáp
XLPE
5 Khoảng cách từ nguồn đến nhà máy: 10 km.
6 Nhà máy làm việc 3 ca.
Ngày tháng năm 2006.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS – TS ĐẶNG QUỐC THỐNG
Trang 3CHƯƠNG IGIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY
Nhà máy đồng hồ đo chính xác được xây dựng trên địa bàn huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội, với quy mô tương đối lớn, bao gồm 9 phân xưởng và nhà làm việc
5 Phân xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán 2250
Theo dự kiến của ngành điện, nhà máy sẽ được cấp điện từ trạm biến áp (TBA) trung gian đặt cách nhà máy 10 km, ằng đường dây trên không lộ kép, dung lượng ngắn mạch về phía hạ áp của TBA khu vực là 250 MVA
Nhà máy làm việc theo chế độ 3 ca, thời gian sử dụng công suất cực đại TMAX = 5500 h Trong nhà máy có phòng thiết kế, phân xưởng sửa chữa cơ khí là hộ loại III, còn lại là các hộ tiêu thụ loại I
Trang 4Các nội dung tính toán trong Đồ án môn học này bao gồm:
1 Giới thiệu chung về nhà máy
2 Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng
3 Thiết kế mạng điện cao áp của nhà máy
4 Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng sửa chữa cơ khí
5 Tính toán bù công suất phản kháng đểnâng cao hệ số công suất của nhà máy
6 Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng sửa chữa cơ khí
Trang 5CHƯƠNG IIXÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY
2.1 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí (PXSCCK)
Ở đây ta sử dụng phương pháp tính phụ tải tính toán theo hệ số kmaxvà Ptb (còn được gọi là phương pháp sử dụng số thiết bị hiệu quả nhq )
2.1.1.Giới thiệu phương pháp
a› Ưu điểm
Phương pháp này có độ chính xác tương đối cao bởi vì khi xác
định số thiết bị hiệu quả n hq chúng ta đã xét tới một loạt các yếu tố quan trọng như ảnh hưởng của số lượng thiết bị trong nhóm, số thiết
bị có công suất lớn nhất, cũng như sự khác nhau về chế độ làm việc của chúng
Đây là phương pháp hay dùng trong thực tế Khối lượng tính toán không lớn nhưng kết quả đủ tin cậy
b› Nội dung phương pháp
Phương pháp này có thể được sử dụng để xác định phụ tải tính toán của nhóm thiết bị hoặc nhiều nhóm thiết bị tại một nút của lưới điện Phụ tải này được tính bằng công thức sau:
∑
=
i đmi sd
tt k k P P
1 max
nhq - Số thiết bị dùng điện hiệu quả (ta sẽ xem xét các
phương pháp tính toán nhq ở phần sau)
Các trường hợp riêng để xác định nhanh nhq:
Trường hợp 1: Khi 3
min max ≤
=
dm
dm p
p
m và K sd ≥ 0 , 4
Trang 6
Thì nhq = n
Trong đó : Pđmmax và Pđmmin lần lượt là công suất định mức của thiết bị
có công suất lớn nhất và thiết bị có công suất nhỏ nhất trong nhóm
ksd - hệ số sử dụng công suất trung bình của nhóm máy.Trường hợp 2: Khi trong nhóm có n1 thiết bị có tổng công suất định mức nhỏ hơn hoặc bằng 5% tổng công suất định mức của toàn nhóm
1 1
% 5
1
thì nhq = n – n1Trường hợp 3: Khi m > 3 và ksd ≥ 0,2
n P
P n
* Khi không áp dụng được các trường hợp trên, việc xác định nhq phải căn cứ vào các đường cong nhq*= f (n*, P*) trong các sổ tay kỹ thuật Trình tự như sau:
n i đmi P P
+ Xác định nhq = n nhq*
Khi xác định phụ tải tính toán theo phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả : nhq , trong một số trường hợp cụ thể có thể dùng các công thức gần đúng sau :
* Nếu n ≤ 3 và nhq < 4 , phụ tải tính toán được tính theo công thức :
∑
=
i dmi
P
1
Trang 7* Nếu n > 3 và nhq < 4 , phụ tải tính toán được tính theo công thức :
tt k P
P
1Trong đó : kti - hệ số phụ tải của thiết bị thứ i Nếu không có số liệu chính xác , hệ số phụ tải có thể lấy gần đúng như sau :
kti = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn
kti = 0,75 đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại
* Nếu n > 300 và ksd ≥ 0,5 phụ tải tính toán được tính theo công thức :
∑
=
i dmi sd
P
1
05 , 1
* Đối với thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng ( các máy bơm , quạt nén khí ) phụ tải tính toán có thể lấy bằng phụ tải trung bình :
Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha :
Trang 8Trong đó : εđm - hệ số đóng điện tương đối phần trăm , cho trong lí lịch
máy
2.1.2.Phân nhóm và xác định phụ tải tính toán
Mục đích của việc phân nhóm phụ tải là nhằm làm cho việc thiết kế tính
toán, bảo vệ, quản lý và vận hành thiết bị trong phân xưởng được thuận tiện
và kinh tế hơn, khi số thiết bị trong phân xưởng quá nhiều Ngoài ra còn
giúp việc xử lý sự cố được nhanh chóng và chính xác
Khi phân nhóm phụ tải trong một phân xưởng, có những nguyên tắc sau
đây cần được quan tâm đến :
+ Các phụ tải ở trong cùng một nhóm thì nên đặt ở gần nhau để
hạn chế chiều dài đường dây nối từ tủ động lực đến phụ tải hoặc nhóm
phụ tải Nhờ vậy sẽ giảm được vốn đầu tư và tổn thất rơi trên đường
dẫn
+ Các thiết bị trong cùng một nhóm nên có chế độ làm việc giống
nhau để xác định phụ tải tính toán được chính xác hơn và dễ lựa chọn
phương thức cấp điện
+ Công suất tổng của các thiết bị trong các nhóm khác nhau thì
nên xấp xỉ nhau để hạn chế chủng loại tủ động lực dùng trong phân
xưởng và nhà máy, tạo điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt,
quản lý và vận hành Ngoài ra số thiết bị trong cùng một nhóm thì
không nên quá nhiều để hạn chế số đầu ra của tủ động lực (12- 16 đầu)
Kết quả phân nhóm phụ tải điện
Thứ
tự Tên thiết bị
Số lượng
Ký hiệutrên mặt bằng
(A)
Một máy
Toàn bộ
Trang 99 Máy phay vạn năng 1 11 7,0 7,0 17,73
Trang 101 Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải:
a Tính toán cho nhóm 1: Số liệu phụ tải tính toán cho theo bảng
IĐM (A)
4 2
5 , 4 3 8 , 2 2
P
Q
KW P
03 , 16 3 38 , 0
55 , 10 3
55 , 10 6 , 0
33 6 cos
42 , 8 33 , 1 33 , 6
33 , 6 55 , 14 15 , 0 9 , 2
1 max
Trang 11IĐM (A)
Tra bảng PL 1.1, ta có ksd = 0.15 và cosφ = 0.6
n = 9 , n2 = 4
44 , 0 9
4 2
, 80
20 10 14 10 2
P
Q
KW P
28 , 75 3 38 , 0
55 , 49 3
55 , 49 6 , 0
73 , 29 cos
54 , 39 33 , 1 73 , 29
73 , 29 9 , 80 15 , 0 45 , 2
1 max
IĐM (A)
Trang 12Tổng cộng 6 28,96 73,33
Trong nhóm có thiết bị cầu trục là thiết bị 1 pha sử dụng điện áp dây và
làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại Ta cần quy đổi nó về phụ tải 3 pha
tương đương, chế độ làm việc dài hạn
KW P
TD
P qd = 3 % dm = 3 0 , 25 24 , 2 = 20 , 96
Tra bảng PL 1.1, ta có ksd = 0.15 và cosφ = 0.6
84 , 1 ) 8 , 2 1 5 , 2 85 , 0 96 , 20 85 , 0 (
96 , 28
2 2
2 2
2
2 6
1
2
2 6
+ + + +
Vì n = 6 > 3 và nhq < 4
Phụ tải tính toán được tính theo công thức :
KW P
k
P n
i
ddi ti
43 , 43 3
43 , 43 6 , 0
06 , 26 cos
67 , 34 33 , 1 06 , 26
IĐM (A)
85 , 6
2 2 2
2
2 4
1
2
2 4
+ +
Vì n = 4 > 3 và nhq < 4
Phụ tải tính toán được tính theo công thức :
Trang 13KW P
28 , 10 3
28 , 10 6 , 0
17 , 6 cos
64 , 4 33 , 1 17 , 6
PĐM(KW)
IĐM (A)
1 2
7 2
Trang 14A U
P
Q
KW P
k k
tt
78 , 23 3 38 , 0
65 , 15 3
65 , 15 6 , 0
39 , 9 cos
49 , 12 33 , 1 39 , 9
39 , 9 25 , 25 15 , 0 48 , 2
1 max
PĐM(KW)
IĐM (A)
Trong nhóm có thiết bị máy hàn điểm là thiết bị 1 pha sử dụng điện áp
dây và làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại Ta cần quy đổi nó về phụ tải 3
pha tương đương, chế độ làm việc dài hạn
KW S
TD P
2 2
n
n
n
Trang 1556 , 0 15 , 41
13 10 2
P
Q
KW P
k k
tt
87 , 44 3 38 , 0
53 , 29 3
53 , 29 6 , 0
72 , 17 cos
56 , 23 33 , 1 72 , 17
72 , 17 15 , 41 15 , 0 87 , 2
1 max
2 Tính phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí :
Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng được tính toán theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích
Pcs = p0 F
Trong đó :
p0 : Suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích chiếu sáng [W m2 ]
F: Diện tích được chiếu sáng [m2]
Phân xưởng SCCK sử dụng đèn sợi đốt, tra bảng PL1.7 (TL1) ta tìm được p0 = 12 [W m2 ]
Phụ tải chiếu sáng phân xưởng
0
27 27000
2250 12
F
p
P
ϕ(Vì đèn sợi đốt có cosφ = 1)
+ + +
i tti dt
+ + +
i
tti dt
Q
Phụ tải toàn phần của phân xưởng sửa chữa cơ khí
Trang 1673 , 0 86 , 141
32 , 103
53 , 215 3 38 , 0
86 , 141 3
.
86 , 141 20
, 97 32 , 103
66 , 98
32 , 103 27 32 , 76
2 2
2 2
= +
=
=
=
= +
= +
=
px
px px
tt
px
px px
px
dl
px
cs dl
px
S
P Cos
A U
S
I
KVA Q
P
S
KVAR Q
Q
KW P
P
P
ϕ
3 Xác định phụ tải tính toán cho các phân xưởng còn lại
3.1 Phân xưởng tiện cơ khí
P Q
KW P
k P
dl dl
d nc dl
82 , 1101 02
, 1 1080
1080 1800
6 , 0
2 , 44 3400 13 0
cs
tg P Q
KW F
p P
ϕ
- Công suất tính toán tác dụng của toàn phân xưởng
KW P
P
P tt = dl + cs = 1080 + 44 , 2 = 1124 , 20
- Công suất tính toán phản kháng của toàn phân xưởng
KVAR Q
Q tt = dl = 1101 , 82
- Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng
A U
S I
KVA Q
P S
tt tt
tt tt tt
2392 3
38 , 0
11 , 1574 3
.
11 , 1574 82
, 1101 2
,
2 2
=
=
=
= +
= +
Trang 17Tra bảng PL 1.7, ta có suất chiếu sáng p0 = 15 [W m2 ], sử dụng đèn sợi đốt với cosφcs = 1.
- Công suất tính toán động lực
KVAR tg
P Q
KW P
k P
dl dl
d nc dl
18 , 918 02 , 1 900
900 1500 6 , 0
51 3400 15 0
cs
tg P Q
KW F
p P
ϕ
- Công suất tính toán tác dụng của toàn phân xưởng
KW P
P
P tt = dl + cs = 900 + 51 = 951
- Công suất tính toán phản kháng của toàn phân xưởng
KVAR Q
Q tt = dl = 918 , 18
- Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng
A U
S I
KVA Q
P S
tt tt
tt tt tt
2008 3
38 , 0
1322 3
.
1322 18
, 918
2 2
=
=
=
= +
= +
- Công suất tính toán động lực
KVAR tg
P Q
KW P
k P
dl dl
d nc dl
480 33 , 1 360
360 900 4 , 0
8 , 44 3200 14 0
cs
tg P Q
KW F
p P
ϕ
- Công suất tính toán tác dụng của toàn phân xưởng
KW P
P
P tt = dl + cs = 360 + 44 , 8 = 404 , 8
- Công suất tính toán phản kháng của toàn phân xưởng
KVAR Q
Q tt = dl = 480
- Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng
Trang 18A U
S I
KVA Q
P S
tt tt
tt tt tt
954 3 38 , 0
90 , 627 3
.
90 , 627 480
8 ,
2 2
=
=
=
= +
= +
- Công suất tính toán động lực
KVAR tg
P Q
KW P
k P
dl dl
d nc dl
532 33 , 1 400
400 1000 4 , 0
6 , 75 5400 14 0
cs
tg P Q
KW F
p P
ϕ
- Công suất tính toán tác dụng của toàn phân xưởng
KW P
P
P tt = dl + cs = 400 + 75 , 6 = 475 , 6
- Công suất tính toán phản kháng của toàn phân xưởng
KVAR Q
Q tt = dl = 532
- Công suất tính toán toàn phần của phân xưởng
A U
S I
KVA Q
P S
tt tt
tt tt tt
1084 3
38 , 0
60 , 713 3
.
60 , 713 532
6 ,
2 2
=
=
=
= +
= +
P Q
KW P
k P
dl dl
d nc dl
96 75 , 0 128
128 160 8 , 0
Trang 19- Công suất tính toán chiếu sáng
KVAR tg
P Q
KW F
p P
cs cs cs
cs
14 , 42 62 , 0 68
68 3400 20 0
P
P tt = dl + cs = 128 + 68 = 196
- Công suất tính toán phản kháng
KVAR Q
Q
Q tt = dl + cs = 96 + 42 , 14 = 138 , 14
- Công suất tính toán toàn phần của phòng thí nghiệm
A U
S I
KVA Q
P S
tt tt
tt tt tt
32 , 364 3 38 , 0
79 , 239 3
.
79 , 239 14
, 138
2 2
=
=
=
= +
= +
- Công suất tính toán động lực
KVAR tg
P Q
KW P
k P
dl dl
d nc dl
300 75 , 0 400
400 500 8 , 0
P Q
KW F
p P
cs cs cs
cs
74 , 36 62 , 0 25 , 59
25 , 59 3950 15 0
P
P tt = dl + cs = 400 + 59 , 25 = 459 , 25
- Công suất tính toán phản kháng
KVAR Q
Q
Q tt = dl + cs = 300 + 36 , 74 = 336 , 74
- Công suất tính toán toàn phần của phòng thực nghiệm
A U
S I
KVA Q
P S
tt tt
tt tt tt
23 , 865 3 38 , 0
48 , 569 3
.
48 , 569 74
, 336 25
,
2 2
=
=
=
= +
= +
Trang 20Tra bảng PL 1.7, ta có suất chiếu sáng p0 = 12 [W m2 ], sử dụng đèn sợi đốt với cosφcs = 1.
- Công suất tính toán động lực
KVAR tg
P Q
KW P
k P
dl dl
d nc dl
63 75 , 0 84
84 120 7 , 0
4 , 20 1700 12 0
cs
tg P Q
KW F
p P
ϕ
- Công suất tính toán tác dụng
KW P
P
P tt = dl + cs = 84 + 20 , 4 = 104 , 4
- Công suất tính toán phản kháng
KVAR Q
Q
Q tt = dl + cs = 63
- Công suất tính toán toàn phần của trạm bơm
A U
S I
KVA Q
P S
tt tt
tt tt tt
26 , 185 3 38 , 0
94 , 121 3
.
94 , 121 63
4 ,
2 2
=
=
=
= +
= +
- Công suất tính toán động lực
KVAR tg
P Q
KW P
k P
dl dl
d nc dl
60 75 , 0 80
80 100 8 , 0
P Q
KW F
p P
cs cs cs
cs
6 , 58 62 , 0 5 , 94
5 , 94 6300 15 0
P
P tt = dl + cs = 80 + 94 , 5 = 174 , 5
- Công suất tính toán phản kháng
KVAR Q
Q
Q tt = dl + cs = 60 + 58 , 6 = 118 , 6
- Công suất tính toán toàn phần của phòng thiết kế
A U
S I
KVA Q
P S
tt tt
tt tt tt
58 , 320 3 38 , 0
211 3
.
211 6
, 118 5
,
2 2
=
=
=
= +
= +
=
Trang 21Xác định phụ tải tính toán của nhà máy
Tên phân xưởng P Đ
Trong đó, hệ số đồng thời ta chọn giá trị kdt = 0,8 Vậy P ttnm = 0 , 8 3993 = 3194 , 4KW
Phụ tải tính toán phản kháng toàn nhà máy
KVAR Q
Q k Q ttnm
i tt dt ttnm
6 , 3029 3787
8 , 0
. 91
S I
KVA Q
P S
ttnm ttnm
ttnm ttnm
ttnm
69 , 6 38 , 0 3
56 , 4402
3
56 , 4402 6
, 3029 4
,
2 2
≈
=
=
= +
= +
=
Hệ số công suất toàn nhà máy
73 , 0 56 , 4402
4 , 3194
ttnm
ttnm nm
S
P
ϕ
4 Xác định tâm phụ tải điện và vẽ biểu đồ phụ tải
4.1 Tâm phụ tải điện:
Trang 22Tâm phụ tải điện là điểm thỏa mãn điều kiện momen phụ tải đạt giá trị
Trong đó
Pi và li lần lượt là công suất và khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải Để xác định tọa độ của tâm phụ tải, ta có thể sử dụng các biểu thức sau:
n
i i i S
x S x
n
i i i S
y S y
n
i i i S
z S z
1
1 0
Với
x0, y0 , z0 là tọa độ tâm phụ tải điện
xi, yi , zi là tọa độ của phụ tải thứ i, tính theo một hệ trục tọa độ xyz tùy
ý
Si là công suất của phụ tải thứ i
Trong thực tế, ta thường ít quan tâm đến tọa độ z
4.2 Biểu đồ phụ tải điện:
Biểu đồ phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâm phụ tải điện, có diện tích tương ứng với công suất của phụ tải theo tỉ lệ xích tùy ý Nó cho phép người thiết kế hình dung được sự phân
bố phụ tải trong khu vực cần thiết, từ đó có cơ sở để lập các phương án cung cấp điện Biểu đồ phụ tải được chia thành 2 thành phần:
Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải của phụ tải thứ i được xác định bởi biểu thức:
TT
CS CS
P
P
360
= αKết quả tính toán Ri và αCS của biểu đồ phụ tải các phân xưởng được ghi trong bảng sau
Trang 23STT Tên phân xưởng PCS PTT STT
Tâm phụ tải
x (mm)
y (mm)
3.1 Đặt vấn đề
Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu
kinh tế và kĩ thuật của hệ thống Một sơ đồ cung cấp điện phải thỏa
mãn những yêu cầu sau:
1 Đảm bảo các chỉ tiêu kĩ thuật
2 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện
3 Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành
4 An toàn cho người và thiết bị
5 Dễ dàng phát triển, đáp ứng được nhu cầu phát triển của phụ
tải
6 Đảm bảo các chỉ tiêu về mặt kinh tế
Trình tự thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy bao gồm các bước:
Trang 241 Vạch phương án cung cấp điện.
2 Lựa chọn vị trí, số lượng, dung lượng của các trạm biến áp
và lựa chọn chủng loại, tiết diện các đường dây cho các phương án
3 Tính toán kinh tế – kĩ thuật để lựa chọn phương án hợp lí
4 Thiết kế chi tiết cho phương án được chọn
3.2 Vạch các phương án cung cấp điện
Biểu thức kinh nghiệm để chọn lựa cấp điện áp truyền tải
[ ]KV P l
U = 4 , 34 + 0 , 016
Trong đó
P : công suất tính toán của nhà máy [KW]
l : Khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy [km]Vậy, cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về nhà máy là
KV P
l
U = 4 , 34 + 0 , 016 = 4 , 34 10 + 0 , 016 3194 , 4 = 33 , 93
Trạm biến áp trung gian có các cấp điện áp ra là 22 KV và 6 KV Từ kết quả tính toán, ta chọn cấp điện áp 22 KV để cung cấp cho nhà máy
3.2.1 Phương án về các trạm biến áp phân xưởng:
Các trạm biến áp được lựa chọn trên các nguyên tắc sau:
1 Vị trí đặt phải thỏa mãn các yêu cầu: gần tâm phụ tải, thuận tiện cho việc vận chuyển , lắp đặt, vận hành, sửa chữa máy biến áp, an toàn và kinh tế
2 Số lượng máy biến áp đặt trong các trạm biến áp được lựa chọn căn cứ vào yêu cầu cung cấp điện của phụ tải; điều kiện vận chuyển
và lắp đặt; chế độ làm việc của phụ tải Trong mọi trường hợp trạm biến áp chỉ đặt 1 máy biến áp sẽ là kinh tế và thuận lợi cho việc vận hành, song độ tin cậy không cao Các trạm biến áp cung cấp điện cho hộ loại I và loại II chỉ nên đặt 2 máy biến áp, hộ loại III có thể chỉ nên đặt 1 máy biến áp
3 Dung lượng các máy biến áp được chọn theo biểu thức:
.hc dmB tt
n k S ≥S
Và kiểm tra theo điều kiện sự cố 1 máy biến áp trong trạm
có nhiều hơn 1 máy biến áp :
(n− 1) k S qt dmB ≥S tt
Trong đó:
• n là số máy biến áp có trong trạm biến áp
• khc là hệ số hiệuc hỉnh theo nhiệt độ môi trường, ta chọn loại máy biến áp chế tạo máy biến áp chế tạo tại Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, chọn khc = 1
Trang 25• kqt là hệ số quá tải sự cố kqt = 1,4 nếu thỏa mãn điều kiện máy biến áp vận hành quátải không quá 5 ngày đêm,thời gian quá tải trong một ngày đêm không vượt quá 6h trước khi quá tải máy biến áp vận hành với hệ số quá tải ≤ 0,93.
• Sttsc là công suất tính toán sự cố Khi sự cố một máy biến
áp có thể loại bỏ một số phụ tải không quan trọng để giảm nhẹ dung lượng của máy biến áp, nhờ vậy có thể giảm nhẹ được vốn đầu tư
và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường Giả thiết trong các hộ loại I có 30% là phụ tải loại III nên Sttsc = 0,7.Stt
Đồng thời cũng cần hạn chế chủng loại máy biến áp dùng trong nhà máy để tạo điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt, thay thế, vận hành, sửa chữa và kiểm tra định kì
A Phương án 1:
Đặt 5 TBA phân xưởng, trong đó:
• Trạm B1: Cấp điện cho phân xưởng tiện cơ khí, trạm đặt 2 máy
biến áp làm việc song song
KVA
S S
KVA S
S k n
tt dmB
tt dmB hc
06 , 787 2
11 , 1574 2
11 , 1574
KVA k
n
S S
S S
S k n
qt
tt dmB
tt ttsc
dmB qt
06 , 787 4
, 1 ).
1 2 (
11 , 1574 7 , 0 ).
1 (
7 , 0
7 , 0
).
1 (
Vậy trạm B1 đặt 2 MBA loại 800 KVA là hợp lý
• Trạm B2: Cấp điện cho phân xưởng dập, trạm đặt 2 máy biến
áp làm việc song song
KVA
S S
KVA S
S k n
tt dmB
tt dmB hc
661 2
00 , 1322 2
00 , 1322
KVA k
n
S S
S S
S k n
qt
tt dmB
tt ttsc
dmB qt
661 4 , 1 ).
1 2 (
1322 7 , 0 ).
1 (
7 , 0
7 , 0
).
1 (
Trang 26Vậy trạm B2 đặt 2 MBA loại 800 KVA là hợp lý.
• Trạm B3: Cấp điện cho phân xưởng lắp ráp số 1 và phòng thí
nghiệm trung tâm
KVA
S S
KVA S
S k n
tt dmB
tt dmB hc
85 , 433 2
69 , 867 2
69 , 867 79 , 239 9 , 627
=
≥
Chọn MBA tiêu chuẩn Sđm = 500 KVAKiểm tra điều kiện sự cố một MBA (khi có nhiều hơn một MBA)
KVA k
n
S S
S S
S k n
qt
tt dmB
tt ttsc
dmB qt
85 , 433 4
, 1 ).
1 2 (
69 , 867 7 , 0 ).
1 (
7 , 0
7 , 0
).
1 (
Vậy trạm B3 đặt 2 MBA loại 500 KVA là hợp lý
• Trạm B4: Cấp điện cho phân xưởng lắp ráp số 2 và trạm bơm
KVA
S S
KVA S
S k n
tt dmB
tt dmB hc
77 , 417 2
54 , 835 2
54 , 835 94 , 121 6 , 713
=
≥
Chọn MBA tiêu chuẩn Sđm = 500 KVAKiểm tra điều kiện sự cố một MBA (khi có nhiều hơn một MBA)
KVA k
n
S S
S S
S k n
qt
tt dmB
tt ttsc
dmB qt
85 , 433 4 , 1 ).
1 2 (
54 , 835 7 , 0 ).
1 (
7 , 0
7 , 0
).
1 (
Vậy trạm B4 đặt 2 MBA loại 500 KVA là hợp lý
• Trạm B5: Cấp điện cho Phân xưởng sửa chữa cơ khí, Phòng
thực nghiệm và phòng thiết kế
KVA
S S
KVA S
S k n
tt dmB
tt dmB hc
17 , 461 2
34 , 922 2
34 , 922 86 , 141 00 , 211 48 , 569
Trang 27KVA k
n
S S
S S
S k n
qt
tt dmB
tt ttsc
dmB qt
24 , 390 4 , 1 ).
1 2 (
48 , 780 7 , 0 ).
1 (
7 , 0
7 , 0
).
1 (
Đặt 4 TBA phân xưởng, trong đó:
1 Trạm B1: Cấp điện cho phân xưởng tiện cơ khí, trạm đặt 2 máy biến áp làm việc song song
KVA
S S
KVA S
S k n
tt dmB
tt dmB hc
06 , 787 2
11 , 1574 2
11 , 1574
KVA k
n
S S
S S
S k n
qt
tt dmB
tt ttsc
dmB qt
06 , 787 4
, 1 ).
1 2 (
11 , 1574 7 , 0 ).
1 (
7 , 0
7 , 0
).
1 (
Vậy trạm B1 đặt 2 MBA loại 800 KVA là hợp lý
2 Trạm B2: Cấp điện cho phân xưởng dập, trạm đặt 2 máy biến
áp làm việc song song
KVA
S S
KVA S
S k n
tt dmB
tt dmB hc
661 2
00 , 1322 2
00 , 1322
KVA k
n
S S
S S
S k n
qt
tt dmB
tt ttsc
dmB qt
661 4 , 1 ).
1 2 (
1322 7 , 0 ).
1 (
7 , 0
7 , 0
).
1 (
Vậy trạm B2 đặt 2 MBA loại 800 KVA là hợp lý
3 Trạm B3: Cấp điện cho phân xưởng lắp ráp số 1, phân xưởng lắp ráp số 2 và trạm bơm
KVA
S S
KVA S
S k n
tt dmB
tt dmB hc
72 , 731 2
44 , 1463 2
44 , 1463 94
, 121 6 , 713 9 , 627
Trang 28Kiểm tra điều kiện sự cố một MBA (khi có nhiều hơn một MBA)
KVA k
n
S S
S S
S k n
qt
tt dmB
tt ttsc
dmB qt
75 , 670 4 , 1 ).
1 2 (
5 , 1341 7 , 0 ).
1 (
7 , 0
7 , 0
).
1 (
Vậy trạm B3 đặt 2 MBA loại 800 KVA là hợp lý
4 Trạm B4: Cấp điện cho phân xưởng sửa chữa cơ khí, phòng thí nghiệm trung tâm, phòng thực nghiệm và phòng thiết kế
KVA
S S
KVA S
S k n
tt dmB
tt dmB hc
01 , 581 2
13 , 1162 2
13 , 1162 211
48 , 569 79 , 239 86 , 141
KVA k
n
S S
S S
S k n
qt
tt dmB
tt ttsc
dmB qt
01 , 581 4
, 1 ).
1 2 (
13 , 1162 7 , 0 ).
1 (
7 , 0
7 , 0
).
1 (
Vậy trạm B4 đặt 2 MBA loại 630 KVA là hợp lý
3.2.2 Xác định vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng:
Để lựa chọn được vị trí đặt các TBA phân xưởng, ta cần xác định tâm phụ tải của các phân xưởng được xung cấp điện từ TBA đó
i i S
x S x
y S y
1
1 0
Vị trí đặt các TBA phân xưởng được ghi trong bảng sau
Phương án Tên trạm Vị trí đặt
Trang 29a) Phương án sử dụng sơ đồ dẫn sâu
Đưa đường dây trung áp 22 KV vào sâu trong nhà máy đến tận các trạm biến
áp phân xưởng Nhờ đưa trực tiếp điện áp cao vào TBAPX sẽ giảm được vốn đầu tư xây dựng TBATG hoặc TPPTT, giảm được tổn thất điện năng và nâng cao năng lực truyền tải của mạng Tuy nhiên nhược điểm của sơ đồ này
là độ tin cậy cung cấp điện không cao, các thiết bị sử dụng trong sơ đồ có giá thành đắt và vận hành phức tạp, nó chỉ phù hợp với các nhà máy quy mô lớn và các phân xưởng nằm tập trung gần nhau Do đó ở đây ta không xét đến phương án này
b) Phương án sử dụng TBA trung gian
Nguồn 22KV từ hệ thống về qua TBATG được hạ xuống điện áp 6 KV để cung cấp cho các TBA phân xưởng Nhờ vậy, sẽ giảm được vốn đầu tư cho mạng điện cao áp cho nhà máy cũng như các TBAPX, vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng được cải thiện Song phải đầu tư xây dựng TBATG, gia tăng tổn thất trong mạng cao áp Nếu sử dụng phương pháp này, vì nhà máy là hộ loại 1 nên TBATG phải đặt 2 MBA với công suất được chọn theo điều kiện
KVA
S S
KVA S
S n
ttdm dmB
tt dmB
28 , 2201 2
56 , 4402
=
≥
=
≥
Chọn MBA tiêu chuẩn Sđm = 3200 KVA
Kiểm tra lại dung lượng MBA theo điều kiện quá tải sự cố với giả thiết các
hộ loại I trong nhà máy đều có 30% phụ tải loại 3, có thể tạm ngừng cung cấp điện khi cần thiết :
Trang 30S S
S S
S k n
tt dmB
tt ttsc
dmB qt
28 , 2201 4
, 1
7 , 0
7 , 0
).
1 (
Vậy TBATG sẽ đặt 2 MBA 3200 - 22/6 KV
c) Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm
Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các TBA phân xưởng thông qua TPPTT Nhờ vậy, việc quản lý, vận hành mạng điện cao áp của nhà máy sẽ được thuận lợi hơn, tổn thất trong mạng giảm, độ tin cậy cung cấp điện được gia tăng Song vốn đầu tư cho mạng lớn hơn Trong thực tế, đây là phương
án thường được sử dụng khi điện áp nguồn không cao (dưới 22 KV), công suất các phân xưởng tương đối lớn
2) Xác định vị trí đặt TBA trung gian, trạm phân phối trung tâm:
Dựa trên hệ trục tọa độ Oxy đã chọn, ta có thể xác định tâm phụ tải điện của nhà máy
n
i i i
S
x S x
n
i i i S
y S y
1
1 0
Với Si là công suất tính toán của phân xưởng thứ i
xi , yi là tọa độ tâm phụ tải của phân xưởng thứ i
44 56 , 4402
27 , 192769 1
01 , 255442 1
n i i i S
y S y
Vậy vị trí tốt nhất để đặt TBATG hoặc TPPTT có tọa độ M (44,58)
3) Lựa chọn phương án nối dây của mạng cao áp:
Nhà máy thuộc hộ loại 1, nên đường dây từ TBATG về trung tâm cung cấp (TBATG hoặc TPPTT ) của nhà máy sẽ sử dụng lộ kép
Do tính chất quan trọng của các phân xưởng nên mạng cao áp trong nhà máy
ta sử dụng sơ đồ hình tia, lộ kép Sơ đồ này cú ưu điểm là sơ đồ nối dây rõ ràng, các TBA đều được cấp điện từ một đường dây riêng nên ít ảnh hưởng lẫn nhau, độ tin cậy cung cấp điện tương đối cao, dễ thực hiện các biện pháp bảo vệ, tự động hóa và dễ vận hành Để đảm bảo mỹ quan và an toàn, các đường cáp cao áp trong nhà máy đều được đặt trong hào cáp xây dọc theo các tuyến giao thông nội bộ
Trang 313.3 Tính toán kinh tế kỹ thuật- Lựa chọn phương án hợp lý.
Để so sánh những phần khác nhau trong các phương án, ta sử dụng hàm tính toán chi phí
min
3 )
+ +
Trong đó :
avh Hệ số vận hành, chọn avh = 0,1
atc Hệ số tiêu chuẩn, chọn atc = 0,125
K : Vốn đầu tư cho TBA, đường dây, máy cắt điện
Imax : Dòng điện lớn nhất chạy qua thiết bị
R : Điện trở của thiết bị
τ : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất
c : Giá tiền 1KWh tổn thất điện năng, c = 1000 đ/KWh
3.3.1 Phương án 1:
Sử dụng TBA trung gian nhận điện từ hệ thống về, hạ xuống 6 KV, sau đó cung cấp cho các TBA phân xưởng Các TBA B1, B2, B3, B4, B5 hạ điện
áp từ 6 KV xuống 0,4 KV để cung cấp cho các TBA phân xưởng
1) Chọn MBA phân xưởng và xác định tổn thất điện năng ΔA trong các TBA
a) Chọn MBA phân xưởng
Kết quả chọn lựa MBA cho các TBA phân xưởng:
ΔP0 (KW)
ΔPN(KW)
UN(%)
Số máy
Đơn giá (106Đ)
Thành tiền(106Đ)
b) Xác định tổn thất điện năng ΔA trong các MBA
Tổn thất điện năng ΔA trong các TBA được tính theo công thức
τ
) (
1
0
dmB
tt N S
S P n t P n
A= ∆ + ∆
Trong đó
N : số MBA ghép song song
t : Thời gian MBA vận hành, t = 8760 h (suốt năm)
Trang 32τ : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất, tra bảng với Tmax = 5500 h
và cosφnm = 0,73 Ta tìm được τ = 4300 h
ΔP0, ΔPN Tổn thất công suất không tải và tổn thất công suất ngắn
mạch của MBA
Stt : Công suất tính toán của MBA
SdmB : Công suất định mức của MBA
Tính toán cho TBATG:
Sttnm = 4402,56 KVASdmB = 3200 KVAΔP0 = 11 KWΔPN = 37 KW
Ta có :
MWh KWh
KWh S
S P t
P n A
dmB
tt N
29 , 343 23
, 343294
4300 3200
56 , 4402 37 2
1 8760 11 2
] [ 2
1
2
2 0
SĐM (KVA)
ΔP0 (KW)
ΔPN(KW)
ΔA(KWh)
2) Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện
năng trong mạng điện
a) Chọn cáp cao áp từ TBATG về các TBA phân xưởng
Nhà máy đồng hồ đo chính xác làm việc 3 ca, thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 5500 h, sử dụng cáp lõi đồng, tra bảng 5 (Trang 294, TL1), tìm được jkt = 2,7 A/mm2
Tiết diện kinh tế của cáp:
[ ]2 max mm j
I F
kt
kt =Các cáp từ TBATG về TBA phân xưởng đều là cáp lộ kép nên
Trang 33ttpx U
S I
3 2 max =Dựa vào trị số Fkt tính được, ta tra bảng để lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất
Điều kiện kiểm tra phát nóng
sc cp
hc I I
k ≥Trong đó :
ISC : Dòng điện khi xảy ra sự cố đứt cáp, ISC = 2.IMAX
KHC = k1 k2
k1 : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, chọn k1 = 1
k2 : Hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong một rãnh, các rãnh đều đặt 2 cáp, khoảng cách giữa các sợi cáplà 300 mm Theo PL 4.22, ta tìm được k2 = 0,93
Vì chiều dài cáp từ TBATG đến TBA phân xưởng ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ, ta có thể bỏ qua, không cần kiểm tra lại theo điều kiện ΔUCP
b) Chọn cáp từ TBATG đến B1
Dòng điện cực đại
A U
11 , 1574
73 , 75
mm j
Kiểm tra điều kiện phát nóng
A I
I I
k hc. cp = 0 , 93 140 = 130 , 2 < SC = 2 max = 2 75 , 73 = 151 , 46 (Không thỏa mãn)
Tăng tiết diện cáp lên 35 mm2, ICP = 170A thì thỏa mãn điều kiện trên
1322
6 , 63
mm j
I
F
kt
Trang 34Tra PL 4.30 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 25 mm2 (Cáp đồng 3 lõi, 6KV, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC, ICP = 140A, do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo.)
Kiểm tra điều kiện phát nóng
A I
I I
69 , 867
75 , 41
mm j
Kiểm tra điều kiện phát nóng
A I
I I
54 , 835
2 , 40
mm j
Kiểm tra điều kiện phát nóng
A I
I I
34 , 922
3
2
Trang 35Tiết diện kinh tế của cáp:
2
7 , 2
38 , 44
mm j
Kiểm tra điều kiện phát nóng
A I
I I
k hc. cp = 0 , 93 110 = 102 , 3 > SC = 2 max = 2 44 , 38 = 88 , 76
Vậy ta chọn cáp XLPE của FURUKAWA, F = 16 mm2
g) Chọn cáp hạ áp từ TBA phân xưởng đến các phân xưởng.
Ta chỉ xét đến các đoạn hạ áp khác nhau giữa các phương án Các đoạn giống nhau bỏ qua, không xét tới trong quá trình so sánh kinh tế giữa các phương án Đối với PA I, ta chỉ cần chọn cáp từ TBA B3 đến Phòng thí nghiệm trung tâm (số 6 trên mặt bằng), từ TBA B4 đến phân xưởng lắp ráp
số 2 (số 4) và trạm bơm (số 8)
Cáp hạ áp được chọn theo điều kiện phát nóng cho phép Đoạn đường cáp ở đây ngắn, tổn thất điện áp là không đáng kể Do đó, ta có thể bỏ qua việc kiểm tra điều kiện ΔUCP
- Chọn cáp từ TBA B3 đến đến phòng thí nghiệm trung tâm, sử dụng cáp lộ kép
A U
79 , 239
16 , 182
6 , 713
Trang 36I
I CP 582 , 9
93 , 0
1 , 542 93
,
0
Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi (cáp 3 lõi + trung tính ) cách điện PVC do hãng
Lens chế tạo, tiết diện (3x240+95)mm2, với ICP = 538 A
- Chọn cáp từ TBA B4 đến trạm bơm, sử dụng cáp lộ kép
A U
S I
dm
ttpx
63 , 92 38 , 0 3 2
94 , 121
3
63 , 92 93
R0 (Ω/km)
R (Ω)
Đơn giá(103 Đ/m)
Thành tiền(103 Đ)
h) Xác định tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây.
Tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây được tính theo
] [ 10
2
2
KW R
n : Số đường dây đi song song
Tổn thất trên đoạn TBATG – B1:
KW R
11 , 1574 10
.
2
2 3
Trang 37Tính toán tương tự cho các đường dây khác.
(m)
R0(Ω/km)
R(Ω)
STT (KVA)
ΔP (KW)
i) Xác định tổn thất điện năng trên các đường dây.
Tổn thất điện năng trên các đường dây tính theo công thức:
51 , 30
P
A D = ∆ D = ≈
3) Lựa chọn máy cắt và kiểm tra cầu chì
Máy cắt điện là thiết bị đóng cắt mạch điện cao áp
Dòng điện cưỡng bức qua lộ 1 và lộ 2 chính là dòng quá tải sự cố khi cắt
một MBA
A I
I
I CB qtBA dmBA 109 , 17
22 3
3200 3 , 1 3
I
I CB qtBA dmBA 27 , 29
22 3
800 3 , 1 3
I
I CB qtBA dmBA 17 , 06
22 3
500 3 , 1 3
Kết quả tính toán
Trang 38trạm
Loại máy cắt
Cách điện
IĐM(A)
UĐM(KV)
ICẮT N3S(KA)
ICẮT NMAX(KV)
Số lượng
Thành tiền(106 Đ)
7,2
31,563
250125
33
960630
Khi tính toán vốn đầu tư xây sựng mạng điện ở đây chỉ xét đến giá thành các
loại cáp, MBA và máy cắt điện,… khác nhau giữa các phương án (K = KB +
KD + KMC ), những phần giống nhau không xét tới.Tổn thất điện năng trong
các phương án bao gồm tổn thất điện năng trong các TBA và đường dây :
ΔA1 = ΔAB + ΔAD
Chi phí tính toán của PA1
- Vốn đầu tư
K1 = KB + KD + KMC
= (1024 + 173,4 + 3690).106 = 4887,4 106 ( VN đồng)
- Tổng tổn thất điện năng trong các TBA và đường dây
ΔA1 = ΔAB + ΔAD
= 756275,95 + 131193 = 887468,95 KWh
Chi phí tính toán
VNĐ
A c K a a
Z vh tc
6
6 1 1
1
10 13 , 1987
95 , 887468
1000 10
4 , 4887 ).
125 , 0 1 , 0 (
).
(
=
+ +
=
∆ + +
=
3.3.2 Phương án 2:
Sử dụng TBA trung gian nhận điện từ hệ thống về, hạ xuống 6 KV, sau đó
cung cấp cho các TBA phân xưởng Các TBA B1, B2, B3, B4 hạ điện áp từ
6 KV xuống 0,4 KV để cung cấp cho các TBA phân xưởng