TÍNH TOÁN PHỤ TẢI

Mục đích xác định phụ tải tính toán: xác định phụ tải tính toán là một công đoạn rất quan trọng trong thiết kế cung cấp điện, nhằm làm cơ sở cho việc lựa chọn dây dẫn và các thiết bị của lưới điện.

1 Đồ án mơn học – Cung cấp điện Lớp ĐK1 CHƯƠNG I TÍNH TỐN PHỤ TẢI Mục đích xác định phụ tải tính tốn: xác định phụ tải tính tốn là một cơng đoạn rất quan trọng trong thiết kế cung cấp điện, nhằm làm cơ sở cho việc lựa chọn dây dẫn và các thiết bị của lưới điện. 1.1. Xác định phụ tải của các phân xưởng a. Phụ tải của phân xưởng A (có 6 thiết bị)  Phụ tải động lực + Xác định hệ số sử dụng của phân xưởng được xác định theo biểu thức: 562,0 33 535,18 65,4535,410 65,0.656,0.5,463,0.575,0.367,0.5,437,0.10 == +++++ +++++ = ∑ ∑ = ∑ i sdii sd P kP k + Xác định số thiết bị tiêu thụ hiệu quả: n hq - Số thiết bị trong phân xưởng là n = 6 - Thiết bị có cơng suất đặt lớn nhất là P đmMax = 10kW - Số thiết bị của phân xưởng A có cơng suất lớn hơn hoặc bằng nửa cơng suất của thiết bị có cơng suất lớn nhất trong nhóm : n 1 = 3 n* = 6 3 1 = n n = 0,5 - Tổng cơng suất của 6 thiết bị là 3365,4535,410 6 1 =+++++= ∑ = i dm P kW - Tổng cơng suất của n 1 thiết bị là kWP 216510 1 =++=∑ ⇒ P* = 636,0 33 21 1 == ∑ ∑ dm P P Nhóm SV thực hiện: Hồng Thăng Long - Nguyễn Văn Mạnh - Đặng Văn Tuấn 1 2 Đồ án môn học – Cung cấp điện Lớp ĐK1 Tra bảng 3-1 Tr.36 sách CCĐ- NXBKH&KT ta được n* hq = f(n*,p*) = 0,89. Nên số thiết bị dùng điện có hiệu quả n hq = n* hq .n = 0,89.6 = 5,34 ⇒ ta chọn n hq = 5 (thiết bị) + Xác định hệ số nhu cầu theo biểu thức 758,0 5 562,01 562,0 1 = − += − += ∑ ∑ hq sd sdnc n k kk + Công suất tính toán của phân xưởng P A = k nc .ΣP i = 0,758.33 = 25,014 (kW) + Xác định hệ số công suất trung bình của phân xưởng 65,4535,410 82,0.68,0.5,475,0.575,0.373,0.5,48,0.10 cos. cos )( +++++ +++++ = ∑ ∑ = i ii Atb P P ϕ ϕ = 782,0 33 805,25 =  Phụ tải chiếu sáng Công suất chiếu sáng của phân xưởng A được xác định theo suất tiêu thụ công suất P 0 =12 W/m 2 P cs =P 0 .a.b = 12.18.20 = 4320 W = 4,32 (kW)  Phụ tải tính toán của toàn bộ phân xưởng A Tổng công suất tác dụng của phân xưởng A là: P Σ A = P A + k i .P cs Vì mạng điện cung cấp cho xí nghiệp là mạng hạ áp nên: 41,0 5 04,0 −       = cs i P k Nhóm SV thực hiện: Hoàng Thăng Long - Nguyễn Văn Mạnh - Đặng Văn Tuấn 2 3 Đồ án môn học – Cung cấp điện Lớp ĐK1 538,2732,4.41,0 5 32.4 014,25 04,0 =       −       += ∑ A P (kW) + Hệ số công suất tổng hợp của toàn phân xưởng 814,0 32,4538,27 32,4782,0.014,25 cos. cos = + + = + + = ∑ csA csA A PP PP ϕ ϕ ⇒ tgϕ A = 714,01 814,0 1 1 cos 1 22 =−=− A ϕ + Công suất biểu kiến ( ) kVA P S A A A 83,33 814,0 538,27 cos === ∑ ϕ + Công suất phản kháng: Q A = P A .tgϕ A = 27,538.0,714 = 19,66 (kVAr) Vậy công suất toàn phân xưởng A là: S A = P A + jQ A = 27,538 +j19,66 (kVA) b. Tính toán tương tự cho các phân xưởng khác ta có bảng số liệu phụ tải của các phân xưởng như sau: Bảng 1 P X KsdS n hq Knc ΣPi, kW Pn, kW CosjS Qi (kVAr) Pcs, kW PSn, kW Si (kVA) A 0,56 2 5 0,75 8 33 25,01 4 0,814 19,66 4,32 27,53 8 33,83 D 0,65 4 6 0,79 5 30,3 24,09 8 0,791 20,58 4,32 26,62 2 33,649 E 0,58 7 7 0,74 3 42,6 31,65 3 0,779 27,238 3,84 33,87 9 43,47 G 0,55 7 0,72 45,6 32,83 0,786 27,499 3,696 34,96 44,484 Nhóm SV thực hiện: Hoàng Thăng Long - Nguyễn Văn Mạnh - Đặng Văn Tuấn 3 4 Đồ án môn học – Cung cấp điện Lớp ĐK1 6 H 0,53 5 6 0,72 5 42 30,44 8 0,804 24,844 5,376 33,63 6 41,816 L 0,56 3 9 0,70 9 64,4 45,64 7 0,779 38,646 4,056 48,00 7 61,629 M 0,56 8 6 0,74 5 44,1 32,83 2 0,653 39,948 2,88 34,46 9 52,763 N 0,55 1 11 0,68 6 82,4 56,53 8 0,777 47,802 4,14 58,95 75,895 O 0,55 7 10 0,69 7 76,1 53,06 6 0,771 45,645 3,84 55,29 2 71,698 T 0,57 3 10 0,70 8 65,8 46,56 6 0,773 39,574 2,88 48,20 3 62,367 U 0,54 7 7 0,71 8 47,8 34,33 4 0,794 28,389 4,704 37,09 7 46,714 V 0,57 9 8 0,72 8 48,3 35,15 8 0,799 28,643 4,992 38,10 3 47,669 Y 0,52 8 6 0,72 1 40,5 29,18 9 0,803 24,068 5,376 32,37 6 40,342 1.2. Xác định phụ tải toàn xí nghiệp a. Hệ số sử dụng 564,0 528,656 939,369 . == ∑ ∑ = ∑ ∑ i isdi XNsd S kS k b. Hệ số nhu cầu của xí nghiệp 684,0 13 564,01 564,0 1 = − += − += ∑ ∑ N k kk XNsd XNsdncXN ( Trong đó N = 13 là số phân xưởng của toàn xí nghiệp) c. Hệ số công suất trung bình của toàn xí nghiệp Nhóm SV thực hiện: Hoàng Thăng Long - Nguyễn Văn Mạnh - Đặng Văn Tuấn 4 5 Đồ án môn học – Cung cấp điện Lớp ĐK1 776,0 528,656 127,509 cos cos == ∑ ∑ = i ii XN S S ϕ ϕ 631,0cos1sin 2 =−= XNXN ϕϕ d. Tổng công suất tính toán của xí nghiệp S XN = k ncXN .∑S i = 0,684.656,258 = 448,88 (kVA) P XN = S XN .cosϕ XN = 567,007.0,776 = 439,997 (kW) Q XN = S XN .sinϕ XN = 439,997.0,631 = 277,638 (kVAr) CHƯƠNG II THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CHO XÍ NGHIỆP 2.1. Đặt vấn đề: Mạng điện xí nghiệp gồm 2 phần : bên trong và bên ngoài xí nghiệp. Phần bên ngoài bao gồm đường dây điện từ hệ thống điện tới xí nghiệp. Còn phần bên trong bao gồm các tủ phân phối và các đường dây cung cấp điện cho phân xưởng. Mạng điện cho xí nghiệp phải đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau :  Kinh tế : - Vốn đầu tư ban đầu nhỏ - Chi phí vận hành hàng năm hợp lý - Tiết kiệm được kim loại màu  Kỹ thuật : - Đảm bảo liên tục cung cấp điện phù hợp với từng loại hộ tiêu thụ, đảm bảo chất lượng điện năng. - Sơ đồ đi dây đơn giản, xử lý sự cố nhanh, chính xác. Trong thực tế thì 2 mặt kinh tế và kỹ thuật mâu thuẫn với nhau. Phương án tốt về mặt kỹ thuật thì lại đắt về kinh tế và ngược lại. Do đó ta phải so sánh cả 2 mặt kinh tế và kỹ thuật để tìm ra phương án tối ưu nhất là phương án dung hoà cả 2 yêu cầu trên. 2.2. Chọn công suất và số lượng máy biến áp trong trạm biến áp của xí nghiệp - Trong lĩnh vực truyền tải và cung cấp điện năng tâm biến áp đóng vai trò rất quan trọng. Trạm biến áp ngoài có nhiệm vụ như trạm phân phối, nó còn có nhiệm vụ biến đổi điện áp này thành điện áp khác ứng với nhu cầu phụ tải. Do đó, ngoài Nhóm SV thực hiện: Hoàng Thăng Long - Nguyễn Văn Mạnh - Đặng Văn Tuấn 5 6 Đồ án môn học – Cung cấp điện Lớp ĐK1 các thiết bị giống như trạm phân phối, trạm biến áp còn có thêm một hoặc nhiều máy biến áp (MBA) - Dung lượng của MBA, vị trí, số lượng và phương hướng vận hành của trạm biến áp sẽ ảnh hưởng rất lớn đến chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện. - Việc lựa chọn vị trí và số lượng máy biến áp cho xí nghiệp cần phải tiến hành so sánh các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật - Vị trí của máy biến áp phải thoả mãn các yêu cầu cơ bản sau + An toàn liên tục khi cung cấp điện + Phòng chống cháy nổ, bụi bẩn, khí ăn mòn + Gần trung tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp điện + Thao tác vận hành xử lý dễ dàng + Tiết kiệm vốn đầu tư và chi phí vận hành - Số lượng máy biến áp trong nhà máy phụ thuộc vào mức độ tập trung hay phân tán của phụ tải trong nhà máy. Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào tính chất quan trọng của nhà máy về mức độ cung cấp điện. Để chọn vị trí đặt trạm biến áp cho nhà máy được phù hợp với các yêu cầu trên, ta phải tiến hành tính tâm phụ tải của toàn xí nghiệp, nếu đặt trạm biến áp tại tâm phụ tải tính toán (theo điều kiện cho phép) thì sẽ giảm chi phí tổn thất về điện áp và công suất điện năng. Tuy nhiên, việc lựa chọn vị trí cuối cùng còn phụ thuộc vào các yếu tố khác như: đảm bảo tính mỹ quan, như thuận tiện và an toàn trong thao tác…v.v Tâm phụ tải được xác định như sau ( ) m xS n i i n i ii 48,80 258,656 77,52813 1 1 == Ρ =Χ ∑ ∑ = = ( ) m yS n i i n i ii 78,94 258,656 62202,407 1 1 == Ρ =Υ ∑ ∑ = = Trong đó: X,Y là hoành độ và tung độ của tâm phụ tải (so với gốc chuẩn) Nhóm SV thực hiện: Hoàng Thăng Long - Nguyễn Văn Mạnh - Đặng Văn Tuấn 6 7 Đồ án môn học – Cung cấp điện Lớp ĐK1 x i ,y i là hoành độ và tung độ của phân xưởng thứ i S i là công suất biểu kiến của phân xưởng thứ i Như vậy ta sẽ đặt máy biến áp tại vị trí tâm phụ tải, khi đó toạ độ máy biến áp là X BA = 80,48m; Y BA = 94,78m. 2.3. Chọn dây dẫn từ nguồn tới trạm biến áp Chiều dài đường dây được xác định theo công thức sau: ( ) ( ) ( ) ( ) 53,35578,946848,80435 222 V 2 =−+−=−+−= BABAV YyXxL m (Ở đây x V ,y V ta chọn là toạ độ của trưởng nhóm có chữ cái đầu của tên đệm là V) Tiết diện của dây ta chọn theo mật độ dòng điện kinh tế. Tra trong bảng 9.pl.BT trang 456 sách BTCCĐ- NXBKH&KT ta chọn được j kt của đồng là j kt = 3,1 (A/mm 2 ) với T M =5000h. Khi đó dòng điện chạy trên dây dẫn được xác định: ( ) A U S I XN 78,11 22.3 88,448 3 === ⇒ Tiết diện dây dẫn cần thiết: ( ) 2 8,3 1,3 78,11 mm j I F kt === Để đảm bảo an toàn, người ta qui định tiết diện dây nhỏ nhất cho phép tuỳ theo loại dây và cấp đường dây. Do vậy ta chọn tiết diện dây cáp đồng có tiết diện tối thiểu là 25mm 2 (theo bảng 4.2: đường kích và tiết diện cho phép nhỏ nhất của các loại dây dẫn Tr.58 sách HTCCĐ- NXBKH&KT) 2.4. Sơ đồ nối dây từ trạm biến áp đến các phân xưởng Sau khi xác định được vị trí đặt của máy biến áp ta tiến hành vẽ sơ đồ đi dây cho các phân xưởng và cho toàn bộ xí nghiệp như sau. 2.4.1. Sơ bộ các phương án Có nhiều phương pháp để đi dây cho các phân xưởng a. Phương án I: ta kéo dây trực tiếp từ trạm biến áp tới các phân xưởng Nhóm SV thực hiện: Hoàng Thăng Long - Nguyễn Văn Mạnh - Đặng Văn Tuấn 7 8 Đồ án môn học – Cung cấp điện Lớp ĐK1 b. Phương án II: cũng kéo dây trực tiếp từ TBA tới các phân xưởng nhưng bẻ góc theo các mép đường và nhà xưởng để thuận tiện cho việc xây dựng, vận hành và phát triển mạng điện. c. Phương án III: ta đặt 2 tủ phân phối cho một số phân xưởng xa nhất để tiết kiệm chi phí kim loại mầu Nhóm SV thực hiện: Hoàng Thăng Long - Nguyễn Văn Mạnh - Đặng Văn Tuấn 8 Hình 2: Sơ đồ đi dây của phương án II và phương án III 10 Đồ án môn học – Cung cấp điện Lớp ĐK1 2.4.2. Sơ bộ xác định tiết diện dây dẫn Chọn dây dẫn cũng là một công việc khá quan trọng, vì dây dẫn chọn không phù hợp, tức không thoả mãn các yêu cầu về kỹ thuật thì có thể dẫn đến các sự cố như chập mạch do dây dẫn bị phát nóng quá mức dẫn đến hư hỏng cách điện. Từ đó làm giảm độ tin cậy cung cấp điện và có thể gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng. Bên cạnh việc thoả mãn yêu cầu về kỹ thuật thì việc chọn lựa dây dẫn cũng cần phải thoả mãn các yêu cầu về kinh tế. Cáp dùng trong mạng điện cao áp và hạ áp có nhiều loại thường gặp là cáp đồng cáp nhôm, cáp một lõi, hai lõi, ba hay bốn lõi, cách điện bằng dầu, cao su hay nhựa tổng hợp. Trong mạng điện xí nghiệp, dây dẫn và cáp thường được chọn theo hai điều kiện sau: - Chọn theo điều kiện phát nóng cho phép - Chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép. - Ở đây ta tính tiết diện dây dẫn theo phương pháp hao tổn điện áp cho phép, tức dây dẫn phải được lựa chọn sao cho tổn thất điện áp trên đường dây không vượt quá giới hạn cho phép. ∆U ∑ < ∆U cp Với hao tổn cho phép là: ∆U cp = 5% ⇒ ∆U cp = 0,05.380 = 19 (V). Giả sử sẽ đặt cáp trong các rãnh xây dựng ngầm dưới đất, do vậy ta chọn sơ bộ giá trị điện trở kháng của đường dây là x 0 = 0,07(Ω/km) a. Đối với phương án II đi dây theo góc bẻ của phân xưởng + Xét với phân xưởng A Chiều dài từ TBA tới các phân xưởng là: l OA = myYxX ABAABA 31,1902478,9420048,80 =−+−=−+− + Thành phần phản kháng của hao tổn điện áp được xác định theo biểu thức ∆U pxA = V U xlQ AA 689,0 10.38,0 07,0.31,190.66,19 3 0 == + Thành phần tác dụng của hao tổn điện áp: ∆U RA = ∆U cp - ∆U pxA = 19 - 0,689 = 18,311 V + Tiết diện dây dẫn được xác định theo biểu thức: Nhóm SV thực hiện: Hoàng Thăng Long – Nguyễn Văn Mạnh - Đặng Văn Tuấn 10 [...]... 20% phụ tải loại III, thì phụ tải khi giảm tải bây giờ còn: 0,8.549,244 = 439,395 (kVA) k qt = Lúc này hệ số quá tải là: S sc 439,395 = = 1,76 > 1,4 S MBA2 250 Sau khi đã cắt toàn bộ phụ tải loại III ta thấy MBA vẫn không thể làm việc quá tải, do đó ta cần phải cắt thêm 20% phụ tải loại II để giảm tải cho MBA, lúc này phụ tải ở chế độ sự cố sẽ là: Ssc = 0,6.549,244 = 329,546 (kVA) k qt = ⇒ hệ số quá tải: ... thời gian với toàn bộ phụ tải không? Nhóm SV thực hiện: Hoàng Thăng Long - Nguyễn Văn Mạnh - Đặng Văn Tuấn 24 Đồ án môn học – Cung cấp điện kqt = Ta có hệ số quá tải MBA là: Lớp ĐK1 S sc 549,244 = = 2,2 > 1,4 S MBA2 250 Như vậy 1 MBA không thể đảm bảo làm việc quá tải cho toàn bộ phụ tải của xí nghiệp khi sự cố xảy ra Do vậy ta cần phải cắt điện toàn bộ phụ tải loại III để giảm tải cho MBA Ở đây ta... = q xk I xk )2 = 1,09.1,347 = 1,468( kA)  Tính toán ngắn mạch một pha Mục đích tính ngắn mạch một pha là để kiểm tra độ nhạy của aptomat và các thiết bị bảo vệ khác Khi tính toán ngắn mạch một pha ta cần xác định điện trở của mạch vòng: pha trung tính, sơ đồ gồm điện trở máy biến áp Z BA, điện trở dây pha và điện trở dây trung tính Ztt Điện trở dây trung tính lấy bằng điện trở dây pha Điện trở thứ... kinh tế Hình 5 Sơ đồ tính toán ngắn mạch Nhóm SV thực hiện: Hoàng Thăng Long - Nguyễn Văn Mạnh - Đặng Văn Tuấn 29 Đồ án môn học – Cung cấp điện Lớp ĐK1 Hình 6 Sơ đồ thay thế tính toán trong đơn vị có tên Ở mạng hạ áp, khi tính toán ngắn mạch phải xét đến điện trở của tất cả các phần tử trong mạng như MBA, dây dẫn, cuộn sơ cấp của máy biến điện BU… Xác định điện trở của các phần tử, tính trong hệ đơn vị... MBA2 250 Như vậy sau khi giảm bớt 20% phụ tải loại 2 thì một MBA với công suất 250/0,4 (kVA) có thể làm việc quá tải trong khoảng thời gian ngắn hạn cho phép để xí nghiệp vẫn đi vào hoạt động bình thường với những phụ tải được ưu tiên Phương án III: Dùng một MBA có công suất là 560 (kVA) Khi đó hệ số quá tải là k qt = S∑ 549,244 = = 0,98 < 1,4 S MBA3 560 làm việc quá tải 40% trở lên ⇒ phương án này cũng... pha là tình trạng nhẹ nhất và ta thường xét đến khi tính toán lựa chọn ngưỡng tác động cho các thiết bị bảo vệ Như vậy dòng điện ngắn mạch là số liệu quan trọng để chọn và kiểm tra các thiết bị điện Khi thành lập sơ đồ thay thế để tính dòng điện ngắn mạch nhằm lựa chọn các khí cụ điện và các bộ phận dẫn điện khác, ta cần xác định điểm ngắn mạch tính toán tương ứng với tình trạng làm việc nguy hiểm nhất... tạo, tra trong bảng PL 3.6- Tr.356 sách HTCCĐ- NXBKH&KT - Aptomat nhánh được chọn riêng cho từng phân xưởng dựa theo dòng điện tính toán, tính cho phân xưởng A: Dòng định mức của động cơ thứ nhất được xác định theo biểu thức: In1 = P 10 = = 18,99( A) 3.U cosϕ 3.0,38.0,8 Tính toán tương tự cho các động cơ khác trong phân xưởng A ta có kết quả dòng điện định mức của các máy ở bảng sau: Bảng 9 Máy In (A)... C + Yth Nhóm SV thực hiện: Hoàng Thăng Long - Nguyễn Văn Mạnh - Đặng Văn Tuấn Đồ án môn học – Cung cấp điện 25 Lớp ĐK1 Ta chỉ so sánh suất thiệt hại khi mất điện đối với phụ tải loại I và loại II của ba phương án mà thôi vì coi phụ tải loại III của các phương án là như nhau + Đối với phương án I: - Tổn thất trong MBA được xác định  S2  ∆ABA1 =  ∆P01 8760 + ∆PN 1 2 τ   S MBA1    549,2442  ... Lớp ĐK1 - Công suất thiếu hụt khi mất điện của phương án này là 20% công suất phụ tải loại II của xí nghiệp Pth = mI+II PXN = 0,2.439,997 = 87,9994 (kW) ⇒ thiệt do mất điện là: Y1 = Ath.t.gth = 87,994.24.4500 = 9,508.106 đ Vậy tổng chi phí qui đổi của phương án I là: Z1 = (0,185.2.80,45 + 21,085 + 9,508).106 =60,36.106 đ Tính toán tương tự cho phương án III, ta có bảng tổng kết 7 Phương án V.106VNĐ 1... 28 Lớp ĐK1 - Chế độ quá tải (đối với một số thiết bị điện có thể cho phép quá tải đến 1,4 lần định mức) - Chế độ chịu dòng điện ngắn mạch; Trong chế độ làm việc lâu dài, các thiết bị điện và các bộ phận dẫn điện khác sẽ làm việc tin cậy nếu chúng được chọn theo đúng điện áp và dòng định mức Trong chế độ quá tải, dòng của các thiết bị lớn hơn so với dòng định mức Nếu mức quá tải không vượt qua giới . Lớp ĐK1 CHƯƠNG I TÍNH TỐN PHỤ TẢI Mục đích xác định phụ tải tính tốn: xác định phụ tải tính tốn là một cơng đoạn rất quan trọng. các yêu cầu trên, ta phải tiến hành tính tâm phụ tải của toàn xí nghiệp, nếu đặt trạm biến áp tại tâm phụ tải tính toán (theo điều kiện cho phép) thì sẽ