Thiết kế hệ thống nhà máy cấp điện cho nhà máy cơ khí công nghiệp địa phương

Tài liệu tham khảo Thiết kế hệ thống nhà máy cấp điện cho nhà máy cơ khí công nghiệp địa phương

và phân phối phụ tải.

I.2.Nội dung tính toán thiết kế;các tài liệu tham khảo…

II Xác định phụ tải tính toán của các phân xởng và toàn nhà máy

III Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xởng Sửa chữa cơ khí

IV Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy

IV.1 Chọn số lợng,dung lợng và vị trí đặt các trạm biến áp phân xởng IV.2 Chọn số lợng,dung lợng và vị trí đặt các trạm biến áp trung gian (TBA xí nghiệp hoặc trạm phân phối trung tâm)

IV.3 Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho Nhà máy

V Tính toán bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện của Nhàmáy

VI Thiết kế chiếu sáng cho phân xởng sửa chữa cơ khí

Các bản vẽ trên khổ a0

I Sơ đồ nguyên lý mạng điện phân xởng Sửa chữa cơ khí

II Sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp điện của toàn Nhà máy

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 đếnNhà máy

2.Công suất của nguồn điện :vô cùng lớn

3.Dung lợng ngắn mạch về phía hạ áp của TBA khu vực:250 MVA

4.Đờng dây cung cấp điện cho nhà máy dùng loại dây AC

5.Khoảng cách từ nguồn đến Nhà máy: 15 km

6.Nhà máy làm việc 3 ca

Phụ tải điện nhà máy công nghiệp địa phơng

Danh s¸ch thiÕt bÞ ph©n xëng söa ch÷a c¬ khÝ

68 Giá đỡ thiết bị 1

Lời mở đầuNgày nay, nền kinh tế nớc ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhândân cũng đợc nâng cao nhanh chóng Trong quá trình công nghiệp hoá, hiện

đại hoá đất nớc thì các loại hình doanh nghiệp Nhà nớc nói chung và nhà máycơ khí địa phơng nói riêng là những mục tiêu hàng đầu trong việc sản xuất rasản phẩm và phát triển nền kinh tế quốc dân

Nhiệm vụ sản xuất chủ yếu của nhà máy cơ khí địa phơng là chế tạo, lắp

đặt những kết cấu kim loại, gia công, sửa chữa lắp ráp cơ khí phục vụ cho sựnghiệp cơ khí hoá sản xuất nông nghiệp địa phơng, các mặt hàng thiết yếudùng trong xây dựng, sinh hoạt Ngoài những mặt hàng trên nhà máy còn códây chuyền sản xuất bi gang, phục vụ cho các máy nghiền than của các nhàmáy Xi măng và các nhà máy Nhiệt điện

Để thực hiện tốt nhiệm vụ sản xuất chiến lợc của mình, không những chỉ

đòi hỏi về tính chất công nghệ mà còn yêu cầu đảm bảo chất lợng và độ tincậy cao trong lĩnh vực cung cấp điện cho nhà máy

1 Quy mô, năng lực của nhà máy:

- Nhà máy có tổng diện tích là 4576 m2 nhà xởng, bao gồm 9 phân xởng,

đợc xây dựng tập trung tơng đối gần nhau

- Dự kiến trong tơng lai nhà máy sẽ đợc mở rộng và đợc thay thế, lắp đặtcác thiết bị máy móc hiện đại hơn Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kếcấp điện phải đảm bảo sự gia tăng phụ tải trong tơng lai về mặt kỹ thuật vàkinh tế, phải đề ra phơng pháp cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài nămsản xuất và cũng không để quá d thừa dung lợng mà sau nhiều năm xí nghiệpvẫn không khai thác hết dung lợng công suất dự trữ dẫn đến lãng phí

2 Quy trình công nghệ sản xuất của nhà máy:

- Theo quy trình trang bị điện và quy trình công nghệ sản xuất của nhàmáy, thì việc ngừng cung cấp điện sẽ ảnh hởng đến chất lợng sản phẩm, gâythiệt hại về kinh tế, do đó ta xếp xí nghiệp vào phụ tải loại II vì vậy yêu cầucung cấp điện phải đợc đảm bảo liên tục

- Để quy trình sản xuất của xí nghiệp đảm bảo vận hành tốt thì phải đảmbảo chất lợng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện cho toàn xí nghiệp và chocác phân xởng quan trọng trong xí nghiệp

3 Phạm vi đề tài.

- Đây là một đề tài thiết kế môn học, nhng do thời gian có hạn nên việctính toán chính xác và tỷ mỉ cho công trình là một khối lợng lớn, đòi hỏi thờigian dài, do đó ta chỉ tính toán chọn cho những hạng mục quan trọng của côngtrình.

- Sau đây là những nội dung chính mà bản thiết kế sẽ đề cập đến:

I Mở đầu

I.1.Giới thiệu chung về nhà máy:vị trí địa lý,kinh tế;đặc điểm côngnghệ;đặc điểm

và phân phối phụ tải

I.2.Nội dung tính toán thiết kế;các tài liệu tham khảo…

II Xác định phụ tải tính toán của các phân xởng và toàn nhà máy

III Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xởng Sửa chữa cơ khí

IV Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy

IV.1 Chọn số lợng,dung lợng và vị trí đặt các trạm biến áp phân xởng IV.2 Chọn số lợng,dung lợng và vị trí đặt các trạm biến áp trung gian (TBA xí nghiệp hoặc trạm phân phối trung tâm)

IV.3 Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho Nhà máy

V Tính toán bù công suất phản kháng cho hệ thống cung cấp điện của Nhàmáy

VI Thiết kế chiếu sáng cho phân xởng sửa chữa cơ khí

Chơng 1.giới thiệu chung về nhà máy

I.Vị trí địa lý,vai trò kinh tế

Nhà máy cơ khí công nghiệp địa phơng có địa điểm hợp lý tạo điều kiệnkhai thác và tận dụng năng lực sản xuất và nâng cao hiệu quả sản xuất của nhàmáy

Địa điểm có ảnh hởng lâu dài đến trạng thái cơ bản về mọi mặt trong vùnglãnh thổ,khu vực và địa phơng (xét về các mặt kinh tế chính trị,văn hóa xãhội,môi trờng…) phù hợp với quy hoạch dài hạn về phân vùng kinh tế củaTrung Ương và địa phơng

Nguyên tắc :

-Gần nguồn cung cấp nguyên vật liệu (sắt thép) ,năng lợng (điện năng ,nhiênliệu, dầu khí…) ,lao động và gần thị trờng tiêu thụ sản phẩm trớc mắt và lâudài

-Phù hợp với quy hoạch dài hạn về kinh tế và quốc phòng của Trung Ương và

địa phơng

-Có đủ điều kiện thiên nhiên (khí hậu ,địa chất,thuỷ văn…) thuận lợi cho quátrình sản xuất của nhà máy,đảm bảo chất lợng sản phẩm,phát huy năng lực vàhiệu quả sản xuất theo thiết kế

-Đảm bảo điều kiện xây dựng và mở rộng trớc mắt,an ninh quốc phòng vàkinh tế

-Liên doanh liên kết sản xuất trong vùng công nghiệp và vùng kinh tế

II.đặc điểm và phân bố phụ tải

Nhà máy làm việc 3 ca liên tục thời gian sử dụng công suất cực đại

TMAX=5000 h , các thiết bị làm việc với công suất tải gần định mức Các phânxởng rèn và đúc luôn đòi hỏi nhiều điện năng hơn cả Các phân xởng này đều

là hộ tiêu thụ loại I Phân xởng sửa chữa cơ khí cùng ban quản lý và phòng thínghiêm đều là hộ tiêu thụ loại III

Nhà máy đợc cấp điện từ trạm biến áp trung gian cách nhà máy 15 Km,bằng đờng dây trên không lộ kép, dung lợng ngắn mạch về phía hạ áp củatrạm biến áp khu vực là SN=250 MVA

Chơng II.xác định phụ tải tính toán2.1.Đặt vấn đề.

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi,tơng đơng với phụ tảithực tế (biến đổi) về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách

điện Nói cách khác,phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ t

-ơng tự nh phụ tải thực tế gây ra,vì vậy chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán

sẽ đảm bảo an toàn thiết bị về mặt phát nóng

Phụ tải tính toán đợc sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệthống cung cấp điện nh : máy biến áp,dây dẫn,các thiết bị đóng cắt, bảo vệ…tính toán tổn thất công suất,tổn thất điện năng,tổn thất điện áp,lựa chọn dunglợng bù công suất phản kháng…

Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh:công suất,số lợng ,chế độlàm việc của các thiết bị điện,trình độ và phơng thức vận hành hệ thống…Nếuphụ tải tính toán xác định đợc nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọcủa các thiết bị điện,có khả năng dẫn đến cháy nổ…Ngợc lại các thiết bị đợcchọn d thừa công suất làm ứ đọng vốn đầu t,gia tăng tổn thất…

Cũng vì vậy có nhiều công trình nghiên cứu về phơng pháp xác định phụtải tính toán,xong cho đến nay vẫn cha có phơng án nào hoàn thiện.Nhữngphơng pháp cho kết quả tin cậy thì lại quá phức tạp,khối lợng tính toán và cácthông tin ban đầu đòi hỏi quá lớn và ngợc lại

Có thể đa ra đây một số phơng pháp thờng đợc sử dụng nhiều hơn cả đểxác định phụ tải tính toán khi quy hoạch và thiết kế hệ thống cung cấp điện: -phơng pháp tính theo hệ số yêu cầu

-phơng pháp tính theo công suất trung bình

-phơng pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm

-phơng pháp tính theo suất phụ tải trên đơn vị sản xuất

1.Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

Pdi , Pdmi :công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i

Ptt :phụ tải tính toán

Knc :hệ số nhu cầu,tra trong sổ tay kĩ thuật

Phơng pháp này có u điểm là đơn giản,tính toán thuận tiện

p0:suất phụ tải trên 1m2 diện tích sản xuất (kw/m2)

tra trong sổ tay kĩ thuật

F : diện tích sản xuất (m2 )là diện tích dùng để đặt máy sản xuất

Phơng pháp này cho kết quả gần đúng,dùng để tính phụ tải các phân xởng cómật độ máy móc sản xuất phân bố tơng đối đều

3.Xác định phụ tải tính toán theo xuất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sảnphẩm.

Công thức:

Ptt=

max 0

.

T

w M

Trong đó:

M : số đơn vị sản phẩm đợc sản xuất ra trong 1 năm (sản lợng)

w0:suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm (kwh/1đvsp)

Tmax:thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h)

Phơng pháp này thờng đợc dùng cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ítbiến đổi khi đó phụ tải tính toán gần bằng phụ tải trung bình và kết quả tơng

đối chính xác

4.Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại kmax và công suất trung bìnhPtb

(còn gọi là phơng pháp trung bình hiệu quả nhq)

Khi không có các số liệu cần thiết để có thể áp dụng các phơng pháp tơng

đối đơn giản đã nêu ở trên,hoặc khi cần nâng cao độ chính xác của PTTT thìnên dùng phơng pháp này

Pdmi :công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm (w)

kmax.ksd :hệ số cực đại và hệ số sử dụng

ksd tra trong sổ tay kỹ thuật

kmaxcó thể tra theo bảng hoặc đồ thị: kmax=f(nhq,ksd )

nhq:số thiết bị dùng điện hiệu quả

N:số thiết bị trong nhóm

Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhqlà số thiết bị có cùng công suất,cùng chế độlàm việc gây ra một hậu quả phát nhiệt (hoặc mức độ hủy hoại cách điện)đúngbằng các phụ tải thực tế (có cùng công suất và chế độ làm việc có thể khácnhau) gây ra trong quá trình làm việc, nhqđợc xác định bằng biểu thức tổngquát sau:

n

i dm

P P

1

2

2 1

) (

) (

Khi n lớn thì việc xác định nhqtheo biểu thức trên khá phiền phức nên cóthể xác định nhqtheo phơng pháp gần đúng với sai số nhỏ trong khoảng 10%

Pdmmax :công suất định mức của thiết bị có công suất lớn nhất trongnhóm.

Pdmmin:công suất định mức của thiết bị có công suất nhỏ nhất trongnhóm

nhq=

max 1 2

dm

n i dmi

P,P1-tổng công suất của n và n1 thiết bị

Sau khi tính đợc n*và P*,tra theo sổ tay kỹ thuật ta tìm đợc nhq=f(n*, P*

),từ đó tính nhq theo công thức:

nhq=n hq* n

Khi xác định phụ tải tính toán theo phơng pháp số thiết bị dùng điện hiệuquả nhq ,trong một số trờng hợp cụ thể có thể dùng công thức gần đúng nhsau:

*Nếu n3 và nhq<4 ,phụ tải tính toán đợc tính theo công thức:

Ptt=



n i dm

P

1

*Nếu n>3 và nhq<4 ,phụ tải tính toán đợc tính theo công thức:

Ptt=



n i

dm

ti P k

1 Trong đó:

kti :hệ số phụ tải của thiết bị thứ i

Nếu không có số liệu chính xác ,hệ số phụ tải có thể tính gần đúng nh sau:

kti =0,9 đối với thiết bị làm việc dài hạn

kti =0,75 đối với thiết bị làm việc ngắn hạn lặp lại

*Nếu n>300 và ksd 0,5 ,phụ tải tính toán đợc tính theo công thức:

Ptt =1,05.ksd 



n i dmi

*Nếu mạng có thiết bị một pha cần phải phân phối đều cho ba pha củamạng,trớc khi xác định n hq phải quy đổi công xuất của một pha về phụ tải

ba pha tơng đơng:

-Nếu thiết bị một pha đấu vào điện áp pha : Pqd =3.Pphamax

-Nếu thiết bị một pha đấu vào điện áp dây : Pqd= 3.Pphamax

*Nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lạithì phải quy đổi về chế độ dài hạn trớc khi xác định nhqtheo công thức:

-Các thiết bị trong cùng một nhóm nên ở gần nhau để giảm chiều dài đờngdây hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm đợc vốn đầu t và tổn thất trên các đờng dâyhạ áp trong phân xởng

-Chế độ của các thiết bị trong cùng một nhóm nên giống nhau để việc xác

định phụ tải tính toán đợc chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa chọn phơngthức cung cấp điện cho nhóm

-Tổng công suất của nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tủ động lựccần dùng trong phân xởng và toàn nhà máy.Số thiết bị trong một nhóm khôngnên quá nhiều bởi số đầu ra của các tủ động lực thờng 812

Tuy nhiên thờng thì khó thoả mãn cùng lúc cả ba nguyên tắc trên,do vậy

ng-ời thiết kế cần phải lựa chọn cách phân nhóm sao cho hợp lý nhất

Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải đã nêu ở trên và căn cứ vào vịtrí ,công suất của các thiết bị bố trí trong mặt bằng phân xởng có thể chia cácthiết bị trong phân xởng ra làm các nhóm sau

Kết quả phân nhóm phụ tải đợc trình bày trong bảng sau:

nhãm 2

2.Xác định phụ tải tính toán của các nhóm phụ tải:

Các giá trị : ksd ,cos-tra trong bảng I.1 (page 321)

n hq* -tra trong bảng I.4 (page 323)

Từ các số liệu n*=0.75 và p*=0,9245 ta tra bảng PL 1.4 (p323) đợc :nhq*=0,82.

Số thiết bị dùng điện hiệu quả là :

Ptt

=8,12820,6 13,547 (kw) Itt=

547 , 13

=20,58 (A)

áp dụng công thức :

Iđn = Ikđmax+kđt(Itt - ksd.Iddkd)

Trong đó:

Iđn:dòng điện đỉnh nhọn xuất hiện ứng với Pđn

Ikđmax:dòng điện khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhấttrong nhóm

3 Udm

Pdm

chọn Kđt=0,8 Uđm=380 (v)=0,38 (kv)

Ta tính đợc :

Iđn = 11,4+0,8.(20,58-0,15.11,4)

= 26,5 (A)

Tính toán nhóm 2:

nhãm 2

Sè thiÕt bÞ dïng ®iÖn hiÖu qu¶ lµ :

Ptt

=290,,648 =49,13 (kw) Itt=

3

u

Stt

=0,4938,13. 3 =74,65 (A)

Iđn = Ikđmax + kđt.( Itt - ksd.Iddkd)

Trong đó do cos= 0,6 nên tg=1,33

Stt=

 cos

Ptt

=170,,336 = 28,88 (kw)

88 , 28

Qtt=Ptt.tg= 20,84.1,02 = 21,26 (VAr).

Trong đó do cos= 0,7 nên tg= 1,02

Stt=

 cos

Ptt

=200,,784 = 29,77 (kw) Itt=

Trong nhóm thiết bị có máy hàn điểm là thiết bị một pha sử dụng điện áp dây

và làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại nên cần quy đổi về thành phụ tải ba phatơng đơng có chế độ làm việc dài hạn

Theo bài ta có công suất của máy hàn điểm là 25 kVA

Tra phụ lục I.1 tìm đợc ksd = 0,5 – 0,6

p* =

38

5 , 29 = 0,78

Từ các số liệu n*=0.5 và p*=0,78 ta tra bảng PL 1.4 (p323) đợc : nhq*=0,7

Số thiết bị dùng điện hiệu quả là :

nhq=nhq*.n=0,7.4= 2,8

Tra bảng phụ lục PL 1.5 với :

Ksd =0,8

Nhq =3

đợc kmax=1,14

Phụ tải tính toán nhóm 5:

Vì n>3 và nhq<4 nên phụ tải tính toán nhóm 5 đợc tính theo công thức:

Ptt =



n i

Ptt

=340,,92 =38 (kVA) Itt=

n* =

7

4 = 0,57

Ptt

=50,,1525 = 8,75 (kw) Itt=

75 , 8

3.Tính toán phụ tải chiếu sáng của phân x ởng sửa chữa cơ khí:

Phụ tải chiếu sáng đợc tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diệntích Công thức tính :

Pcs =P0 F (2-6)

Trong đó :

+ P0 : Suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích (W/m2)

+ F : Diện tích cần đợc chiếu sáng (m2)

Diện tích chiếu sáng toàn phân xởng F = 336 (m2)

Trong phân xởng sửa chữa cơ khí,hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi

đốt,tra phụ lục I.2 tìm đợc P0 =14 (W/m2)

Phụ tải chiếu sáng của phân xởng:

Pcs = P0 F

= 14.336

= 0,462 (kw)

4 Phụ tải tính toán toàn phân x ởng :

Phụ tải tác dụng của phân xởng:

Ppx = kdt.



n i

Kdt: hệ số đồng thời của toàn phân xởng Ta lấy kdt=0,8

Phụ tải phản kháng của toàn phân xởng:

Qpx = kdt.



n i

Qtt

1

= 0,8.(10,81+39,2+23,04+21,26+16,72+7)

14 , 132

=200,8 (A)

cospx=Pttpx Sttpx =

14 , 132

) 462 , 0 2 , 92

Theo bài ra ta biết trớc công suất đặt và diện tích của các phân xởng (theo

tỉ lệ kích thớc đã cho trong đầu bài) nên ở đây ta sử dụng phơng pháp xác địnhphụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

Pdmi

1

Trong đó:

Pđi, Pđm : công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i

Ptt, Qtt, Stt : công suất tác dụng ,công suất phản kháng và công suất toàn phầncủa nhóm thiết bị

n:số thiết bị trong nhóm

knc:hệ số nhu cầu tra trong sổ tay kĩ thuật

Nếu hệ số công suất cos của các thiết bị trong nhóm sai khác nhaukhông nhiều thì cho phép sử dụng hệ số công suất trung bình để tính toán :

costb=

.

2 1

cos

2 cos 2 1 cos 1

Pn P

P

n Pn

P P

64 , 966

4 , 645

3U S

=980,5 (A)

4 , 603

2 , 404

S tt= Pttpx2 Qttpx2  321 , 75 2  321 , 3 2

= 454,7 (kVA)

Itt =

38 , 0 3

7 , 454

8 , 234

85

2 , 113

3U 

S

= 172(A)

tên phân xởng Pđ(kw) knc cos p0 Pđt pCS Ptt Qtt SttPhân xởng cơkhí

2.4.Xác định PTTT tính toán của toàn nhà máy :

*PTTT tác dụng của toàn nhà máy:

cosnm=

Sttnm

Pttnm

=17872884,,85=0,62

2.5.xác định tâm phụ tải điện và vẽ biểu đồ phụ tải:

2.5.1.tâm phụ tải điện :

Tâm phụ tải điện là điểm thoả mãn điều kiện momen phụ tải đạt giá trịcực tiểu,tức làPi Li=min

1

1

.

Trong đó:

xo,yo,zo:toạ độ của tâm phụ tải điện

Xi,yi,zi:toạ độ của phụ tải thứ i tính theo một hệ trục toạ độ XYZ tuỳ chọn.Si:công suất của phụ tảI thứ i

Trong thực tế thờng ít quan tâm đến toạ độ z.Tâm phụ tảI điện là vị trítốt nhất để đặt các trạm biến áp,trạm phân phối,tủ phân phối,tủ động lực,nhằm mục đích tiết kiệm chi phí cho dây dẫn và giảm tổn thất trên lới điện.2.5.2.Biểu đồ phụ tải điện

Biểu đồ phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng,có tâm trùng vớitâm của phụ tảI điện,có diện tích tơng ứng với công suất của phụ tảI theo tỉ lệxích nào đó tuỳ chọn

Biểu đồ phụ tải điện cho phép ngời thiết kế hình dung đợc sự phân bố phụtải trong phạm vi khu vực cần thiết kế,từ đó có cơ sở để lập các phơng án cungcấp điện.Biểu đồ phụ tảI đợc chia thành hai phần

 Phần phụ tải động lực (phần hình quạt gạch chéo)

 Phần phụ tải chiếu sáng(phần hình quạt để trắng)

Để vẽ đợc phụ tải cho các phân xởng ,ta coi phụ tải của các phân xởngphân bố đểu theo diện tích phân xởng nên tâm phụ tải có thể lấy trùng tâmhình học của phân xởng trên mặt bằng

Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải thứ i đợc xác định qua biểu thức:

Ri=



m

Si m:tỉ lệ xích.ở đây chọn m=30 (kVA/mm2)

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

 cs= .

360

Ptt Pcs

Kết quả tính toán Ri và  cs của biểu đồ phụ tải các phân xởng đợc ghi

I Yêu cầu đối với sơ đồ cung cấp điện :

- Yêu cầu đối với các sơ đồ cung cấp điện và nguồn cung cấp rất đa dạng

Nó phụ thuộc vào giá trị của xí nghiệp và công suất yêu cầu của nó, khi thiết

kế các sơ đồ cung cấp điện phải lu ý tới các yếu tố đặc biệt đặc trng cho từng

xí nghiệp công nghiệp riêng biệt, điều kiện khí hậu, địa hình, các thiết bị đặcbiệt đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện (ĐTCCCĐ) cao, các đặc điểm của quátrình sản xuất và quá trình công nghệ Để từ đó xác định mức độ đảm bảo antoàn cung cấp điện, thiết lập sơ đồ cấu trúc cấp điện hợp lý

Việc lựa chọn sơ đồ cung cấp điện chủ yếu căn cứ độ tin cậy,tính kinh tế

và tính an toàn.Độ tin cậy của sơ đồ cấp điện phụ thuộc vào loại hộ tiêu thụ

mà nó cung cấp,căn cứ vào loại hộ mà quyết định số lợng nguồn cung cấp chosơ đồ

Sơ đồ cung cấp điện (SĐCCĐ) phải có tính an toàn đảm bảo an toàn tuyệt đốicho ngời và thiết bị trong mọi trạng thái vận hành Ngoài ra, khi lựa chọn sơ đồcung cấp điện cũng phải lu ý tới các yếu tố kỹ thuật khác nh đơn giản, thuận tiệncho vận hành, có tính linh hoạt trong sự cố, có biện pháp tự động hoá

II.Tổng hợp pTTT của xí nghiệp:

- Kinh nghiệm cho thấy rằng phụ tải điện của xí nghiệp tăng lên khôngngừng do việc hợp lý hoá tiêu thụ điện năng, tăng năng suất của các máychính, tăng dung lợng năng lợng, thay hoặc hoàn thiện các thiết bị công nghệ,xây lắp thêm các thiết bị công nghệ, Để hợp lý hoá sơ đồ cung cấp điện vàtất cả các phần tử của nó phụ thuộc vào việc đánh giá đúng đắn phụ tải điện,nếu không tính đến sự phát triển của phụ tải sẽ dẫn đến phá hoại các thông sốtối u của lới

- Nhng do không có thông tin cụ thể về sự phát triển của phụ tải điện của

xí nghiệp nên ở đây ta không xét đến mức gia tăng của phụ tải trong tơng lai

do đó phụ tải tính toán Stt đã tính trớc với số năm dự kiến là 10

Trong đó:

+ U : Điện áp truyền tải tính bằng (kv)

+ l : Khoảng cách truyền tải tính bằng (km)

+ P : Công suất truyền tải (kw)

Nh vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tảI điện năng về nhà máy sẽ là:

Các TBA đợc lựa chọn trên các nguyên tắc sau:

1 Vị trí đặt trạm biến áp phải thoả mãn các yêu cầu:gần tâm phụ tải,thuậntiện cho việc vận chuyển,lắp đặt ,vận hành,sửa chữa MBA ,an toàn và kinh tế

2 Số lợng máy biến áp đặt trong các TBA đợc lựa chọn căn cứ vào yêu cầucung cấp điện của phụ tải,điều kiện vận chuyển và lắp đặt,chế độ làm việc củaphụ tải Trong mọi trờng hợp TBA chỉ đặt một MBA sẽ là kinh tế và thuận lợicho việc vận hành,song độ tin cậy không cao.Các TBA cung cấp cho hộ loại I

và II chỉ nên đặt 2MBA,hộ loại III có thể chỉ đặt 1 MBA

3 Dung lợng MBAđợc chọn theo điều kiện :

n.khc.SđmB  Stt

Và kiểm tra theo điều kiện sự cố một MBA (trong trạm có nhiều hơn 1MBA) (n-1).kqt.SđmB  Sttsc

Trong đó:

n: số máy biến áp có trong TBA

Khc: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trờng,ta chọn loại máy biến áp chếtạo tại Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, khc=1

Kqt: hệ số quá tải sự cố

Kqt =1,4 nếu thoả mãn điều kiện MBA vận hành quá tải không quá nămngày đêm,thời gian quá tải trong một ngày đêm không quá 6h trớc ,khi quá tảiMBA vận hành với hệ số tải không quá 0,93

Sttsc : công suất tính toán sự cố.Khi có sự cố,một MBA có thể loại bỏ một

số phụ tải không quá quan trọng để giảm nhẹ dung lợng cho MBA,nhờ vậy cóthể giảm bớt đợc vốn đầu t và tổn thất của trạm trong trạng tháI làm việc bìnhthờng

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 MBA dùng trong nhà máy để tạo

điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm,lắp đặt,thay thế,vận hành,sửa chữa vàkiểm tra định kì

Ph

ơng án 1

.Ta đặt 4 TBA phân x ởng trong đó:

Trạm biến áp B1.cấp điện cho phụ tải phân xởng 2 (phân xởng lắp ráp) vàphân xởng 9 (trạm bơm),trạm đặt hai máy làm việc song song

6 , 758

=379,3 (kVA)Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm= 560(kVA)

Kiểm tra dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố Sttsclúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải của phân xởng lắp ráp và phânxởng trạm bơm sau khi cắt một số phụ tải không quan trọng trong phân xởng(30% phụ tải loại III) :

n.khc.SdmB  Sttsc=0,7.Stt

SđmB 0,17,.4Stt =

2

6 , 758

=379,3 (kVA)

Vậy trạm biến áp B1 đặt hai máy biến áp Sđm =560 kVA là hợp lý

Trạm biến áp B2.cấp điện cho phụ tải phân xởng 1 (phân xởng cơ khíchính ),trạm đặt hai máy làm việc song song

64 , 966

=483,32 (kVA)Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm= 560 (kVA)

Kiểm tra dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố Sttsclúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải của phân xởng này sau khi cắtmột số phụ tải không quan trọng trong phân xởng (30% phụ tải loại 3) :

n.khc.SdmB  Sttsc=0,7.Stt

SđmB 0,17,.4Stt =

2

64 , 966

=483,32 (kVA)

Vậy trạm biến áp B2 đặt hai máy biến áp Sđm = 560 (kVA) là hợp lý

Trạm biến áp B3.cấp điện cho phụ tải phân xởng 3 (phân xởng sửa chữa cơ khíchính ),phân xởng 4 (phân xởng rèn) và phân xởng 7(phân xởng kết cấu kimloại ),trạm đặt hai máy làm việc song song

34 , 970

=485,17 (kVA)Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm= 560 (kVA)

Kiểm tra dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố Sttsclúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải của các phân xởng này sau khicắt một số phụ tải không quan trọng trong phân xởng (30% phụ tải loại 3) : n.khc.SdmB  Sttsc=0,7.Stt

SđmB 0,17,.4Stt =

2

34 , 970

=485,17 (kVA)

Vậy trạm biến áp B3 đặt hai máy biến áp Sđm =560 (kVA).là hợp lý

Trạm biến áp B4.cấp điện cho phụ tải phân xởng 5 (phân xởng đúc ), phân ởng6(bộ phận nén ép) và phân xởng8 (văn phòng và phòng thiết kế ),trạm đặthai máy làm việc song song

9 , 943

=471,95 (kVA)Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm= 560 (kVA)

Kiểm tra dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cốSttsc lúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải của các phân xởng nàysau khi cắt một số phụ tải không quan trọng trong phân xởng (30% phụ tảiloại 3) :

n.khc.SdmB  Sttsc=0,7.Stt

SđmB 0,17,.4Stt =

2

9 , 943

3 , 1213

=606,65 (kVA)Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm= 750 (kVA)

Kiểm tra dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố Sttsclúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải của các phân xởng này sau khicắt một số phụ tải không quan trọng trong phân xởng (30% phụ tải loại 3) :

3 , 1213

=606,65 (kVA)

Vậy trạm biến áp B5 đặt hai máy biến áp Sđm = 750 (kVA) là hợp lý

Trạm biến áp B6.cấp điện cho phụ tải phân xởng 1 (phân xởng cơ khí chính )

và phân xởng 3 (phân xởng sửa chữa cơ khí),trạm đặt hai máy làm việc songsong

78 , 1098

=549,4 (kVA)Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm= 750 (kVA)

Kiểm tra dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố Sttsclúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải của các phân xởng này sau khicắt một số phụ tải không quan trọng trong phân xởng (30% phụ tải loại 3) :

78 , 1098

=549,4 (kVA)

Vậy trạm biến áp B6 đặt hai máy biến áp Sđm =750 (kVA) là hợp lý

Trạm biến áp B7.cấp điện cho phụ tải phân xởng 4 (phân xởng rèn ),phân ởng 5 (phân xởng đúc), phân xởng 7(phân xởng kết cấu kim loại ) và phân x-ởng 8 (văn phòng và phòng thiết kế ),trạm đặt hai máy làm việc song song n.khc.SdmB  Stt= 603,4 + 404,2 + 234,8+ 85 =1327,4(kVA)

4 , 1327

= 663,7 (kVA)Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm= 750 (kVA)

Kiểm tra dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố Sttsclúc này chính là công suất tính toán cho phụ tải của các phân xởng này sau khicắt một số phụ tải không quan trọng trong phân xởng (30% phụ tải loại 3) :

n.khc.SdmB  Sttsc=0,7.Stt

4 ,

1

7

,

0 Stt

= 2

Stt

=2

4 , 1327

= 663,7 (kVA)

Vậy trạm biến áp B7 đặt hai máy biến áp Sđm =750 (kVA) là hợp lý

Các máy biến áp đều đợc sản xuất theo đơn đặt hàng tại Nhà Máy Chế TạoThiết Bị Điện Đông Anh nên không phải hiệu chỉnh nhiệt độ

3.3.xác định vị trí các TBAPX phân x ởng

Trong các nhà máy thờng sử dụng các kiểu TBA phân xởng :

*các trạm biến áp cung cấp điện cho một phân xởng có thể dùng loại liền

kề có một tờng của trạm chung với tờng của phân xởng nhờ vậy tiết kiệm đợcvốn xây dựng và ít ảnh hởng đến công trinh khác

*trạm lồng cũng đợc sử dụng để cung cấp điện cho một phần hoặc toàn bộphân xởng vì có chi phí đầu t thấp,vận hành bảo quản thuận lợi ,song về mặt

an toàn khi có sự cố trong trạm hoặc phân xởng không cao

*các trạm biến áp dùng chung cho nhiều phân xởng nên đặt gần tâm phụtải nhờ vậy có thể đa điện áp cao tới gần hộ tiêu thụ điện và rút ngắn khánhiều chiều dài mạng phân phối cao áp của xí nghiệp cũng nh mạng hạ ápphân xởng,giảm chi phí kim loại làm dây dẫn và tổn thất.Cũng vì vậy nêndùng trạm độc lập ,tuy nhiên vốn đầu t xây dựng sẽ bị gia tăng

Tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể có thể lựa chọn một trongcác loại trạm biến

áp đã nêu.Để đảm bảo an toàn cho ngời cũng nh thiết bị ,đảm bảo mỹ quancông nghiệp ,ở đây ta sử dụng loại trạm xây,đặt gần tâm phụ tải, gần các trụcgiao thông trong nhà máy,song cũng cần tính đến khả năng phát triển và mởrộng sản xuất

Để lựa chọn đợc vị trí đặt các TBA phân xởng cần xác định tâm phụ tải củacác phân xởng hoặc các nhóm phân xởng đợc cung cấp điện từ các TBA đó

1

1

.

ở đây ta không quan tâm đến toạ độ z

Căn cứ vào vị trí của nhà xởng ta đặt TBA B1tại M1(x0,y0)

Đối với các TBA phân xởng khác,tínhtoán tơng tự ta xác định đợc vị trí đặtphù hợp cho các TBA phân xởng trong phạm vi nhà máy

Bảng sau tổng kết vị trí đặt của các TBA phân xởng của các phơng án

3.4.Ph ơng án cung cấp điện cho các TBA phân x ởng

1.Các ph ơng án cung cấp điện cho các TBA phân x ởng

a.Ph ơng án sử dụng sơ đồ dẫn sâu

Đa đờng dây trung áp 22kv vào sâu trong nhà máy đến tận các TBA phânxởng.Nhờ đa trực tiếp điện cao áp vào TBA phân xởng nên sẽ giảm đợc vốn

đầu t xây dựng TBA trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm,giảm đợc tổnthất và nâng cao năng lực truyền tảI của mạng.Tuy nhiên nhợc điểm của sơ đồnày là độ tin cậy cung cấp điện không cao ,các thiết bị sử dụng trong sơ đồ giáthành đắt và yêu cầu trình độ vận hành phải rất cao,nó chỉ phù hợp với cácnhà máy có phụ tải rất lớn và các phân xởng sản xuất nằm tập trung gần nhaunên ở đây ta không xét đến phơng án này

b.Ph ơng án sử dụng TBA trung gian (TBATG)

Nguồn 22kv từ hệ thống về qua TBATG đợc hạ xuống điện áp 10 kv đểcung cấp cho các TBA phân xởng.Nhờ vậy sẽ giảm đợc vốn đầu t cho mạng

điện cao áp trong nhà máy cũng nh các TBA phân xởng,vận hành thuận lợihơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng đợc cảI thiện.Song phải đầu t xây dựngTBATG ,gia tăng tổn thất trên mạng cao áp.Nếu sử dụng phơng án này,vì nhàmáy là hộ loại II ,TBATG nên đặt hai MBA với công suất đợc chọn theo điềukiện :

n.SdmB  Sttnm=2884,5 (kVA)

SdmB  Sttnm /2 = 2884,5/2 = 1442,25 (kVA)

Chọn MBA tiêu chuẩn Sđm=1600(kVA)

Kiểm tra lại dung lợng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố vớigỉa thiết các hộ loại I trong nhà máy đều có 30% là phụ tải loại III có thể tạmngừng cung cấp điện khi cần thiết:

5 , 2885

=1442,25 (kVA) Vậy TBATG sẽ đặt hai MBA loại 1600 (kVA) do Nhà máy chế tạo thiết bị

điện Đông Anh sản xuất theo đơn đặt hàng

c.Ph ơng án sử dụng Trạm phân phối trung tâm.(TPPTT)

Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các TBA phân xởng thông quaTPPTT Nhờ vậy việc quản lý,vận hành mạng điện cao áp nhà máy sẽ thuậnlợi hơn,tổn thất trong mạng giảm,độ tin cậy cung cấp điện đợc gia tăng,songvốn đầu t cho mạng cũng lớn hơn.Trong thực tế đây là phựơng án thờng đợc

sử dụng khi điện áp nguồn không cao (không quá 35kv) ,công suất các phânxởng tơng đối lớn

2.Xác định vị trí đặt TBATG (của nhà máy) ,TPPTT

Dựa trên hệ trục toạ độ xOy đã chọn có thể xác định đợc tâm phụ tải điệncủa nhà máy

1

1

.

trong đó:

Si:công suất tính toán của phân xởng thứ i

Xi,yi :toạ độ tâm phụ tải thứ i

3.Lựa chọn các ph ơng án nối dây của mạng cao áp.

Nhà máy thuộc hộ loại II ,đờng dây từ TBATG về trung tâm cung cấp(TBATG hoặc TPPTT) của nhà máy ta sẽ dùng lộ kép

Do tính chất quan trọng của các phân xởng nên mạng cao áp trong nhàmáy ta sử dụng sơ đồ hình tia,lộ kép.Sơ đồ này có u điểm là sơ đồ nối dây rõràng,các TBAphân xởng đều đợc cấp điện từ một đờng dây riêng nên ít ảnh h-ởng đến nhau,độ tin cậy cung cấp điện tơng đối cao ,dễ thực hiện biện phápbảo vệ ,tự động hoá và dễ vận hành

Để đảm bảo mỹ quan và an toàn,các đờng cáp cao áp trong nhà máy đều

đ-ợc đặt trong hào cáp xây dọc theo các tuyến giao thông nội bộ

Từ những phân tích trên ta có thể đa ra 4 phơng án thiết kế mạng cao áp

đ-ợc trình bày trên hinh sau

B7

Phu¬ng ¸n 2