Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đường

Trang 1

Tên đề tài thiết kế : Thiết kế hệ thống cung cấp điện

cho nhà máy đường

Nhiệm Vụ Thiết Kế

1.Mở đầu:

1.1: giới thiệu chung về nhà máy :vị trí địa lí, kinh tế ,đặc điểm công nghệ; đặc điểm và phân bố của phụ tải ; phân loại phụ tải điện

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 Lựa chọn cấp điện áp truyền tải từ hệ thống điện về nhà máy

3.2 Lựa chọn số lượng ,dung lượng và vị trí đặt trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung tâm

3.3 Lựa chọn số lượng ,dung lượng và vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

3.4 Lập và lựa chọn sơ đồ cung cấp điện cho nhà máy

3.5 Thiết kế chi tiết HTCCĐ theo sơ đồ đã lựa chọn

4 Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng Sửa chữa cơ khí

5 Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao cosϕ cho nhà máy

6 Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng Sửa chữa cơ khí

Trang 2

2 Sơ đồ nguyên lý mạng điện hạ áp của phân xưởng Sửa 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 nhà máy đến TBA khu vực (hệ thống điện )

2 Công suất của nguồn điện vô vùng lớn

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

4 Đường dây nối từ TBA khu vực về nhà máy dùng loại dây AC hoặc cáp XPLE

5 Khoảng cách từ TBA khu vực đến nhà máy :10 km

6 Nhà máy làm việc 3 ca

Mục lục

Lời mở đầu ………

Chương I: Giới thiệu chung về nhà máy

Chương II: Xác định phụ tải tính toán các phân xưởng và toàn nhà máy

Chương III: Thiết kế mạng điện cao áp cho toàn nhà máy

Chương IV: Thiết kế mạng hạ áp phân xưởng Sửa chữa cơ khí

Chương V : Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao cosϕ cho nhà máy

ChươngVI: Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng Sửa chữa cơ khí

Chương I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY

I Vị trí địa lý và vai trò kinh tế :

Nhà máy Đường nằm trên địa bàn tỉnh Phú Thọ Nhà máy có quy mô khá

Trang 3

Nhà máy có nhiệm vụ sản xuất và cung cấp một khối lượng đường lớn cho

nhu cầu trong nước và cho xuất khẩu Hiện tại nhà máy làm việc 3 ca với thời

gian làmviệc tối đa Tmax = 5500h và công nghệ khá hiện đại Tương lai nhà máy sẽ

mở rộng lắp đặt các máy móc thiết bị hiện đại hơn Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế cấp điện phải đảm bảo sự gia tăng phụ tải trong tương lai về mặt kỹ thuật và kinh tế, phải đề ra phương án cấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản suất và cũng không thể quá dư thừa dung lượng mà sau nhiều năm nhà

máy vẫn không khai thác hết dung lượng sông suất dự trữ dẫn đến lãng phí Theo quy trình trang bị điện và công nghệ của nhà máy ta thấy khi ngừng cung cấp điện

sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của nhà máy gây thiệt hại về nền kinh tế quốc dân do

đó ta xếp nhà máy vào phụ tải loại II , cần được bảo đảm cung cấp điện liên tục và

an toàn

II Đặc điểm và phân bố phụ tải :

Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp có thể phân ra làm 2 loại phụ tải :

Trang 4

2 Px thái nấu cải đường 700 5092

III Đặc điểm công nghệ :

- Theo quy trình trang bị điện và quy trình công nghệ sản xuất của xí nghiệp thì

việc ngừng cung cấp điện sẻ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gây thiệt hại

về kinh tế do đó ta xếp xí nghiệp vào phụ tải loại II

- Để quy trình sản xuất của xí nghiệp đảm bảo vận hành tốt thì phải đảm bảo

chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện cho toàn xí nghiệp và cho các

phân xưởng quan trọng trong xí nghiệp

Kho củ cải đường

Trang 5

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 được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện như : 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 dung lượng bù công suất phản kháng ,… phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố như : công suất , số lượng , chế độ làm việc của các thiết bị điện , trình độ và phương thức vận hành hệ thống ,… Nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơn phụ tải

Trang 6

thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện , ngược lại nếu phụ tải tính toán xác định được lớn hơn phụ tải thực tế thì gây ra dư thừa công suất , làm ứ đọng vốn đầu tư , gia tăng tổn thất ,…cũng vì vậy đã có nhiều công trình nghiên cứu về phương pháp xác định phụ tải tính toán , song cho đến nay vẫn chưa có được phương phương pháp nào thật hoàn thiện Những phương pháp cho kết quả đủ tin cậy thì lại quá phức tạp , khối lượng tính toán và các thông tin ban đầu về phụ tải lại quá lớn Ngược lại những phương pháp tính đơn giản lại có kết quả có độ chính xác thấp sau đây là một số phương pháp thường dùng để xác định phụ tải tính toán khi quy hoạch thiết kế hệ thống cung cấp điện :

1 Phương pháp xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt và hệ

số nhu cầu :

Ptt = knc.Pđ Trong đó :

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

Pđ : là công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị , trong tính toán

có thể lấy gần đúng Pđ ≈Pdđ (kW)

2 Phương pháp xác định PTTT theo công suất công suất trung bình và hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải :

Ptt = khd Ptb Trong đó :

khd : là hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải tra trong sổ tay kĩ thuật khi biết

đồ thị phụ tải Ptb : là công suât trung bình của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW)

Ptb =

t

dtP

1

0 ) t (

∫

= t

Pdđ : là công suất danh định của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW) kmax: là hệ số cực đại , tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ

kmax = f(n , k )

Trang 7

nhq : là số thiết bị dùng điện hiệu quả

5 Phương pháp xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm :

Trong đó :

a0 : là suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm ,

(kWh/đvsp)

M : là số sản phẩm sản suất trong một năm

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

6 Phương pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích:

Ptt = p0 F Trong đó :

p0 : là suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích , (W/m2)

phụ tải ở khu trung cư

8.Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị:

Theo phương pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuất hiện khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết bị khác trong nhóm đang làm việc bình thường và được tính theo công thức sau:

Iđn = Ikđ (max) + (Itt - ksd Iđm (max))

Trong đó:

Ikđ (max) : là dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớn nhất

trong nhóm máy

Itt : là dòng điện tính toán của nhóm máy

Iđm (max) : là dòng định mức của thiết bị đang khởi động

ksd : là hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động

Trong các phương pháp trên , 3 phương pháp 1 ,5,6 dựa trên kinh nghiệm thiết

kế và vận hành để xác định PTTT nên chỉ cho các kết quả gần đúng tuy nhiên chúng khá đơn giản và tiện lợi Các phương pháp còn lại được xây dựng trên cơ

sở lý thuyết xác suất thống kê có xét đến nhiều yếu tố do đó có kết quả chính xác hơn , nhưng khối lượng tính toán hơn và phức tạp

Trang 8

Trong bài tập dài này với phân xưởng SCCK ta đã biết vị trí , công suất đặt , và các chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khi tính toán phụ tải động lực của phân xưởng có thể sử dụng phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại Các phân xưởng còn lại do chỉ biết diện tích và công suất đặt của nó nên để xác định phụ tải động lực của các phân xưởng này ta áp dụng phương pháp tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu Phụ tải chiếu sáng của các phân xưởng được xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sản xuất

2.2 Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí :

Phân xưởng sửa chữa cơ khí là phân xưởng số 6 trong sơ đồ mặt bằng nhà

máy có diện tích bố trí thiết bị là 1730,77 m2 Trong phân xưởng có 71 thiết bị ,công suất khác nhau , lớn nhất là 24,2KW song cũng có những thiết bị công suẩt rất nhỏ ( 0,6Kw ) Dựa vào hệ số tải (kt) để xem chế độ làm việc của thiết bị Hầu hết các thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn

Với phân xưởng sửa chữa cơ khí để có kết quả chính xác nêu chọn phương pháp tính toán là: “Tính phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ cực đại”

2.2.1 Giới thiệu phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình

Ptb và hệ số cực đại kmax ( còn gọi là phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu

kmax : là hệ số cực đại công suất tác dụng của nhóm thiết bị (hệ số này sẽ

được xác định theo số thiết bị điện hiệu quả và hệ số sử dụng của nhóm máy)

kmax =f ( nhq, ksd )

+ Số thiết bị dùng điện hiệu quả: “là số thiết bị giả thiết có cùng công suất,

cùng chế độ làm việc gây ra một phụ tải tính toán bằng phụ tải tính toán của nhóm thiết bị điện thực tế có công suất và chế độ làm việc khác nhau” Số thiết bị điện hiệu quả có thể xác định được theo công thức sau:

Trang 9

∑ ∑ = = = n i ddi n i ddi hq ) P ( ) P ( n 1 2 2 1 trong đó : Pđmi Công suất định mức của thiết bị thứ i n _ Số thiết bị trong nhóm Khi n lớn thì việc xác định nhq theo biểu thức trên khá phiền phức nên có thể xác định theo phương pháp gần đúng với sai số tính toán nằm trong khoảng ≤±10%

+ Các trường hợp riêng để xác định gần đúng n : hq Trường hợp 1: Khi = ≤ 3

min dd max dd P P m và ksd ≥ 0 , 4

Thì

Trong đó: Pdđ max : là công suất danh định của thiết bị lớn nhất trong nhóm Pdđ min : là công suất danh định của thiết bị nhỏ nhất trong nhóm ksd : là hệ số sử dụng công suất trung bình của nhóm máy chú ý 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

∑ ∑

= = ≤ n i ddi n i ddi S % S 1 1 5 1 thì nhq = n - n1 Trường hợp 2: Khi m > 3 và Ksd ≥ 0,2

thì nhq = n

Trường hợp 3: Khi không có khả năng sử dụng các cách đơn giản để tính nhanh n thì có thể sử dụng các đường cong hoặc bảng tra Thông thường các hq đường cong và bảng tra được xây dựng quan hệ giữa * hq n (số thiết bị hiệu quả tương đối) với các đại lượng n* và P* Và khi đã tìm được n* hq thì số thiết bị điện hiệu quả của nhóm máy sẽ được tính;

nhq = n nhq = n n*hq

max dd

n

i ddi

P

=

2

Trang 10

Pdđ1 : là tổng công suất định mức của n1 thiết bị

Pdđ : là tổng công suất định mức của n thiết bị (tức của toàn bộ nhóm)

Khi xác định phụ tải tính toán theo phương pháp số thiết bị dùng điện hiệu quả : nhq , trong 1 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 :

∑

=

= n

i ddi

P

1

Trong đó :

kti : là 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 ddi 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 trong mạng có thiết bị một pha cần phải phân phối đều các thiết

bị cho ba pha của mạng , trước khi xác định nhq phải quy đổi công suất của các phụ tải 1 pha về 3 pha tương đương :

Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha : Pqđ = 3.Ppha max

Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây : Pqđ = 3Pphamax

+ Nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn trước khi xác định nhq theo công thức

Pqd = εdm Pdd

Trang 11

11

1 Phân nhóm phụ tải :

Để phân nhóm phụ tải ta dựa vào nguyên tắc sau:

+ Các thiết bị trong 1 nhóm phải có vị trí gần nhau trên mặt bằng để giảm chiều dài đường dây hạ áp,do đó có thể giảm vốn đầu tư và tổn thất trên đường dây hạ

áp trong phân xưởng

+ Các thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc (điều này sẽ thuận tiện cho việc tính toán và CCĐ sau này ví dụ nếu nhóm thiết bị có cùng chế độ làm việc, tức có cùng đồ thị phụ tải vậy ta có thể tra chung được ksd, knc; cosϕ; ) + Các thiết bị trong các nhóm nên được phân bổ để tổng công suất của các nhóm ít chênh lệch nhất (điều này nếu thực hiện được sẽ tạo ra tính đồng loạt cho các trang thiết bị CCĐ )

+ Ngoài ra số thiết bị trong cùng một nhóm cũng không nên quá nhiều vì số lộ

ra của một tủ động lực cũng bị không chế (thông thường số lộ ra lớn nhất của các

tủ động lực được chế tạo sẵn cũng không quá 8) Tuy nhiên khi số thiét bị của một nhóm quá ít

cũng sẽ làm phức tạp hoá trong vận hành và làm giảm độ tin cậy CCĐ cho từng thiết bị

Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng có thể chia các thiết bị trong phân xưởng Sửa chữa cơ khí thành : nhóm phụ tải Kết quả phân nhóm phụ tải điện được trình bày ở bảng 2.1 :

Bảng 2.1 - Tổng hợp kết quả phân nhóm phụ tải điện

Trang 12

TT Tên Thiết Bị Lượng Số Kí hiệu trên mặt bằng Pdm(kW) Idm(A)

Nhóm III :

Trang 13

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

( Các giá trị ksd,cosϕ,nhq* và kmax tra ở phụ lục I.1; I.5; I.6)

a.Tính toán cho nhóm I : Số liệu của phụ tải tính toán của nhóm I cho trong bảng

sau:

TT Tên Thiết Bị

Số Lượng

Trang 14

* 2

dm

n dmi P

P

∑

= 9.125

Lấy nhq = 9

Tra phụ lục I.6 với ksd = 0.3, nhq=9 tìm được kmax =1.6

Phụ tải tính toán của nhóm I:

Ptt = kmax*ksd*∑

=

n i dmi

P

1

= 1.6*0.3*127.75 = 61.32(kW) Qtt = Ptt*tgϕ =61.32*1.33 = 81.76(KVAr)

2

Trang 15

>3

Suy ra nhq =

max 1

* 2

dm

n dmi P

P

∑

= 6.8

Lấy nhq = 7

Phụ tải tính toán của nhóm II:

Ptt = kmax*ksd*∑

=

n i dmi

P

1

= 1.72*0.3*124 = 63.98(kW) Qtt = Ptt*tgϕ =63.98*1.33 = 85.31(KVAr)

63

Trang 16

2

1

3 1 25 0 6 0 90 30

+ +

+ + + +

n i dm P

dmi pti P k

1

* = 0.9*122.15=100.94(kW) Qtt = Ptt*tgϕ =100.94*0.48=48.89 (KVAr)

16

Trang 17

2

1

20 23 80

+ +

n i dm P

1

= 123(kW) Qtt = Ptt*tgϕ =123*1.02=125.49 (KVAr)

71

Trang 18

* 2

dm

n dmi P

P

∑

= 5.16

Lấy nhq = 5

Phụ tải tính toán của nhóm I:

11

128 = (A)

3 Xác định phụ tải tính toán của toàn phân xưởng :

*Phụ tải tác dụng của phân xưởng:

Ppx =kdt*∑

=

5 1

i dmi

P = 0.7*(61.32+ 63.98+ 100.94 +123 +102.49) = 316.21(kW) Trong đó :

Kdt : hệ số đồng thời của toàn phân xưởng;lấy kdt = 0.7

*Phụ tải phản kháng của phân xưởng:

Qpx = kdt*∑

=

5 1

i dmi

45 445 3

) 47 19 21 316 (

11

= +

=

px

ttpx S P

Trang 19

19

Do chỉ biết công suất đặt và diên tích của phân xưởng nên ở đây ta sử dụng phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

2.3.1.Phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:

Biểu thức tính toán của phương pháp:

Pđ : là công suất đặt của thiếtbị trong phân xưởng

knc: là hệ số nhu cầu của thiết bị hoặc nhóm thiết bị ,tra trong sổ tay kỹ thuật

tgϕ: Tương ứng với Cosϕ đặc trưng cho nhóm hộ tiêu thụ

2.3.2 Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng:

* Xác định PTTT của kho củ cải đường :

Công suất tính toán động lực :

tt Q

Itt = 497 5

3380

5327

U

Tính toán tương tự cho các phân xưởng còn lại ta được kết quả như ở bảng 2.8 :

Trang 21

Bảng 2.8 Phụ tải tính toán các phân xưởng

Pđ (kW)

F

(kW)

Pcs (kW)

Ptt (kW)

Qtt (kVAr)

Stt (kVA)

Itt

Trang 22

2.4 Xác định phụ tải tính của toàn nhà máy :

Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy:

= ∑10 =

1 tti dt

P 0.8 x 3516.62 = 2813 (kW) Phụ tải tính toán phản kháng toàn nhà máy :

= ∑10 =

1 tti dt

ttnm k Q

Q 0.8 x 2613.7 = 2091 (kVAr) Phụ tải tính toán toàn phần của nhà máy:

3505 2091

28132 2

2 2

= +

U 3

S

3803

3505

x = (A)

2.5 Xác định tâm phụ tải điện và biểu đồ phụ tải :

2.5.1 Tâm phụ tải điện :

Tâm phụ tải điện là điểm qui ước nào đấy sao cho :

∑

=

n

1 i i

i l

P → min Trong đó :

Pi , li : là công suất tác dụng và khoảng cách từ điểm tâm phụ tải điện

S

x S

1 i i

n

1 i

i i

S

y.S ; z0 =

∑

=

= n

1 i i

n

1 i i i

S

z.S

Trong đó: Si : là phụ tải tính toán của phân xưởng i

xi , yi , zi : là toạ độ của phân xưởng i theo hệ trục toạ độ tuỳ chọn

n : là số phân xưởng có phụ tải điện trong xí nghiệp

Thực tế ta bỏ qua toạ độ z Tâm phụ tải điện là vị trí tốt 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 lưới điện

2.5.2 Biểu đồ phụ tải điện :

Trang 23

23

Việc xác định biểu đồ phụ tải trên mặt bằng nhà máy có mục đích là để phân

phối hợp lý các trạm biến áp trong phạm vi nhà máy ,chọn các vị trí đặt máy biến

áp sao cho đạt chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao nhất

Biểu đồ phụ tải của mỗi phân xưởng là một vòng tròn có diện tích bằng phụ tải

tính của phân xưởng đó theo một tỷ lệ lựa chọn Nếu coi phụ tải mỗi phân xưởng

là đồng đều theo diện tích phân xưởng thì tâm vòng tròn phụ tải trùng với tâm của

1 Kho củ cải đường 116.8 232.33 253.59 32.5 25 2.84 181

2 Phân xưởng thái và nấu củ cải đường 50.92 281.92 347.57 76 25 3.33 65

Trang 25

CHƯƠNG III : THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO TOÀN NHÀ MÁY 3.1 Đặt vấn đề:

Trang 26

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 được coi là hợp lí phải thoả 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 lin hoạt trong vận hành

4 An toàn cho người và thiết bị

5 Dễ dàng phát triển để đáp ứng yêu cầu tăng trưởng của phụ tải điện

6 Đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế

Trình tự tính toán thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy bao gồm các bước sau:

1 Vạch các 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:

Để có các phương án cung cấp điện cụ thể thì cần lựa chọn cấp điện áp truyền tải điện từ hệ thống điện về nhà máy :

Cấp điện áp truyền tải điện từ hệ thống điện về nhà máy được xác định dựa vào biểu thức kinh nghiệm:

U=4,34 l +0,016P (kV)

Trong đó:

P : là công suất tính toán của nhà máy(kV)

l : là khoảng cách từ trạm biến áp khu vực về nhà máy (km)

3.2.1 Phương án về các trạm biến áp phân xưởng :

Các trạm biến áp được lựa chọn dựa trên nguyên tắc sau:

+ Vị trí đặt trạm biến áp phải thoả mãn các yêu cầu: gần tâm phụ tải; thuận tiện cho việc vận chuyển, lắp đặt, vận hành sữa chữa, an toàn và kinh tế

+ Số lượng MBA 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 TBA chỉ đặt 1 MBA sẽ là kinh tế và thuận lợi cho việc vận hành, nhưng độ tin cậy không cao Các TBA cung cấp cho hộ loại I và loại II

Trang 27

n : là số máy biến áp có trong trạm biến áp

khc : là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, ta chọn loại máy

biến áp chế tạo ở Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ khc=1 kqt : là hệ số quá tải sự cố, kqt=1,4 nếu thoả mãn điều kiện MBA vận

hành quá tải không quá 5 ngày đêm, thời gian quá tải trong một

ngày đêm không vượt quá 6h và trước khi quá tải MBA vận hành

với

hệ số 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 các

MBA 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 3 nên Sttsc=0,7Stt

Đồng thời cũng cần hạn chế chủng loại MBA dùng trong nhà maý để tạo điều

kiện thuận lợi cho việc mua sắm, lắp đặt vận hành, sữa chữa, thay thế

1 Phương án 1 :

Đặt 6 trạm biến áp phân xưởng lấy điện từ TBATG , hoặc TPPTT cụ thể là :

+ B1 cấp điện cho phụ tải điện của Kho củ cải đường đặt 2 MBA làm việc

song song

+ B2 cấp điện cho phụ tải điện củaPhân xưởng thái nấu củ cải đường và Bộ

phận cô đặc 2 MBA làm việc song song

+ B3 cấp điện cho phụ tải điện của Phân xưởng tinh chế và Kho thành phẩm 2 MBA làm việc song song

+ B4 cấp điện cho phụ tải điện củ Phân xưởng sủa chữa cơ khí 1 MBA làm

việc

+ B5 cấp điện cho phụ tải điện của Trạm Bơm 2 MBA làm việc song song

+ B6 cấp điện cho phụ tải điện của Kho than

Trang 28

mà Stt = (347.57 + 277.09) = 624.66 kVA

do đó: SdđB ≥ 624.66/2 = 312.33 kVA

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sdđ = 320 kVA

Khi xảy ra sự cố một MBA :

SdđB ≥

4.1

S7

0 tt

= 312.33 kVA Vậy máy biến áp đã chọn là hợp lý

• Trạm biến áp B 3 :

Dung lượng máy biến áp được chọn theo điều kiện sau: n.khc.SdđB1 ≥ Stt

mà Stt = (364.63 + 111.6) = 427.23 kVA

do đó: SdđB ≥ 427.23/2 = 238.12 kVA

SdđB ≥

4.1

S7

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sdđ =180 kVA

SdđB ≥

4.1

S7

0 tt

Trang 29

SdđB ≥

4.1

S7

0 tt

2 Phương án 2 :

Đặt 5 trạm biến áp phân xưởng lấy điện từ TBATG , hoặc TPPTT cụ thể là :

+ B1 cấp điện cho phụ tải điện của Kho củ cải đường đặt 2 MBA làm việc

song song

+ B2 cấp điện cho phụ tải điện củaPhân xưởng thái nấu củ cải đường và Bộ

phận cô đặc 2 MBA làm việc song song

+ B3 cấp điện cho phụ tải điện của Phân xưởng tinh chế và Kho thành phẩm 2 MBA làm việc song song

+ B4 cấp điện cho phụ tải điện củ Phân xưởng sủa chữa cơ khí 1 MBA làm

SdđB ≥

4.1

S7

0 tt

Trang 30

• Trạm biến áp B 3 :

Dung lượng máy biến áp được chọn theo điều kiện sau: n.khc.SdđB1 ≥ Stt

mà Stt = (364.63 + 111.6) = 427.23 kVA

do đó: SdđB ≥ 427.23/2 = 238.12 kVA

SdđB ≥

4.1

S7

SdđB ≥

4.1

S7

0 tt

3.2.2 Vị trí các trạm biến áp phân xưởng:

+ Các trạm biến áp cung cấp điện cho một phân xưởng dùng loại liền kề có một tường của trạm chung với tường của phân xưởng nhờ vậy tiết kiệm được vốn đầu tư và ít ảnh hưởng đến các công trình khác

+ Các trạm biến áp dùng chung cho nhiều phân xưởng nên đặt gần tâm phụ tải ,nhờ vậy có thể đưa diện áp cao tới gần hộ tiêu thụ điện và rút ngắn khá nhiều chiều dài mạng phân phối cao áp cũng như mạng hạ áp ,giảm chi phí đường dây và giảm tổn thất

+ Tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể có thể lựa chọn một trong các loại trạm biến áp đã nêu Để đảm bảo an toàn cho người cũng như thiết bị,bảo đảm mĩ quan công nghiệp ở đây sẽ sử dụng các loại trạm xây lắp đặt gần tâm phụ tảI , gần các trục giao thông trong nhà máy, song cũng cần tính đến khả năng phát triển và mở rộng của sản suất

Trang 31

3.2.3 Phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng :

1 Các phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng :

a Phương án sử dụng sơ đồ dẫn sâu :

Đưa đường dây trung áp 35 kV vào sâu trong nhà máy đến tận các trạm biến

áp phân xưởng Nhờ đưa trực tiếp điện áp cao vào trạm biến áp phân xưởng sẽ

giảm được vốn đầu tư xây dựng trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối trung

tâm , giảm tổn thất và nâng cao khả năng 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 đắt và yêu cầu về trình độ vận hành phải cao nó chỉ phù hợp với nhà

máy có phụ tải rất lớn và các phân xưởng sản xuất tập trung nên ở đây ta không

xét đến phương án này

b Phương án sử dụng trạm biến áp trung gian :

Nguồn điện 35 kV từ hệ thống về qua trạm biến áp trung gian được hạ xuống

điện áp 10 kV để cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng Nhờ vậy sẽ giảm

được vốn đầu tư cho mạng cao áp cho nhà máy cũng như trạm biến áp phân xưởng

, vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy cung cấp điện cũng được cải thiện Song

phải đầu tư xây dựng trạm biến áp trung gian , gia tăng tổn thất trong mạng cao áp

Nếu sử dụng phương án này , vì nhà máy là hộ loại II nên trạm biến áp trung gian

phải đặt hai máy biến áp với công suất được chọn theo điều kiện :

n khc SdđB ≥ Sttnm

⇒ SdđB ≥ 808 44

2

78 1616

ttnm

S

(kVA)

Trang 32

Vậy chọn máy biến áp tiêu chuẩn SdđB =1000 ( kVA )

Kiểm tra theo điều kiện sự cố một MBA :

(n-1)khc.kqt.SdmB ≥ Sttsc

SdmB ≥

4.1

7

0 ×Sttnm

=808.44A ) Vậy tại trạm biến áp trung gian sẽ đặt hai máy biến áp loại : 1000kVA -35/10 kVdo công ty Thiết Bị Điện Đông Anh chế tạo theo đơn đặt hàng

c Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm :

Điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng thông qua TPPTT

Nhờ vậy việc quản lý , vận hành mạng cao áp nhà máy sẽ thuận lợi hơn , tổn thất trong mạng giảm ,độ tin cậy về cung cấp điện được gia tăng , song vốn đầu tư trong mạng cũng lớn hơn Trong thực tế đây là phương án thường được sử dụng khi điện áp nguồn không cao (≤35 kV) công suất các phân xưởng tương đối lớn

3 Lựa chọn các phương án nối dây của mạng cao áp:

Nhà máy thuộc hộ loại II , nên đường dây từ trạm biến áp khu vực về trung tâm cung cấp ( trạm BATG hoặc trạm PPTT ) của nhà máy sẽ dùng đường dây trên không lộ kép

Mạng cao áp của các phân xưởng trong nhà máy sử dụng sơ đồ hình tia với trạm hai máy đặt lộ kép các trạm còn lại dùng lộ đơn Sơ đồ này có ưu điểm là sơ

đồ nối dây rõ ràng , các trạm biến áp của các phân xưởng đểu 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 biện pháp bảo vệ , tự động hoá và dễ vận hành Để đảm bảo

mĩ quan và an toàn các đường dây trong nhà máy đều dùng dây cáp và đặt trong hào cáp xây dựng theo các tuyến giao thông nội bộ Từ những phân tích trên có thể đưa ra bốn phương án thiết kế mạng cao áp như sau :

Trang 34

Phương án III : Sơ đồ phương án III

Phương án IV : Sơ đồ phương án IV

Trang 35

35

3.3 Tính toán kinh tế - kĩ thuật lựa chọn phương án tối ưu :

Để so sánh và lựa chọn phương án tối ưu ta sử dụng hàm chi phí tính toán Z và chỉ xét đến những phần khác nhau trong các phương án để giảm khối lượng tính toán :

Z = (atc + avh )K + 2

max

I Rτ c → min Trong đó :

atc : là hệ số tiêu chuẩn , atc = 0.2

avh : là hệ số vận hành , avh = 0.1

K : là vốn đầu tư cho trạm biến áp và đường dây

Imax : là dòng điện lớn nhất chạy trong thiết bị

R : là điện trở của thiết bị

τ : là thời gian tổn thất công suất lớn nhất

C : là giá 1kWh điện năng tổn thất 1000 đ/1kWh

Trang 36

+ Chọn máy biến áp phân xưởng :

Trên cơ sở chọn được công suất MBA ở phần 3.2.1 ta có bảng kết quả sau :

Bảng 3.2: Kết quả lựa chọn MBA trong các TBA của phương án I :

Đơn giá

106 đ

Thành tiền

Tổng vốn đầu tư cho trạm biến áp : KB = 715.1*106

Các máy biến áp đều được sản xuất theo đơn đặt hàng tại công ty thiết bị điện

Đông Anh nên không phải hiệu chỉnh nhiệt độ

+ Xác định tổn thất điện năng ΔA trong các trạm biến áp :

ΔΑ= ΔΡ + ΔΡ ) τ

S

S.(

.n

1t

ddB

tt N

Trong đó :

n : là số MBA vận hành song song

t : là thời gian MBA vận hành , với MBA vận hành suất năm t =

Stt : là công suất tính toán của TBA

SdđB : là công suất danh định của MBA

Tính tổn thất điện năng cho trạm biến áp trung gian :

Sttnm = 1616.87A)

SdđB = 1000 (kVA)

ΔΡ0 = 1.7 (kW)

Trang 37

1t

ddB

tt N

1000

87

1616 )2×3979 = 84395.4 (kWh)

Tính toán tương tự cho các trạm còn lại ta được kết quả như ở bảng sau :

Bảng 3.3: Kết quả tinh toán tổn thất điện năng trong các TBA của phương án I

TBA Số máy Stt

kVA

Sdđ kVA

Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp : ΔAB= 224159.5 kWh

2.Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất ,tổn thất điện năng trong mạng điện

+ Chọn cáp từ trạm biến áp trung gian về các trạm biến áp phân xưởng : Cáp cao áp được chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện jkt Đối với nhà máy đường làm việc 3 ca , thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 5000 h sử dụng cáp lõi đồng tra sổ tay ta tìm được jkt = 2.7 A/mm2

Tiết diện kinh tế của cáp :

S.3

Trong đó :

n : là số mạch của đường dây

Sttpx : là công suất tính toán của phân xưởng

Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng :

khc Icp ≥ Isc

Trong đó :

Isc : là dòng điện khi xảy ra sự cố đứt một cáp

khc = k1.k2

k1 : là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ , lấy k1 =1

k2 : là hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong một rãnh , khi các rãnh đều đặt hai cáp , khoảng cách giữa các sợi cáp là 30 mm tra tài liệu ta tìm được k2 = 0.93

Trang 38

Vì chiều dài cáp từ TBATG đến cáp trạm biến áp phân xưởng nhỏ nên ta không cần kiểm tra lại theo điều kiện ∆Ucp

S

3

10 3 2

59

253 = (A) Tiết diện kinh tế của cáp :

32

7 2.71 mm2 Chọn cáp tiêu chuẩn có F = 16 mm2 cáp đồng 3 lõi 10 kV cách điện XLPE , đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 110 A > Imax Kiểm tra điều kiện phát nóng :

0.93Icp = 0.93×110 = 102.3 > Isc = 2Imax=14.64 A Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng

S.3

10 3 2

66

2

03

Chọn cáp tiêu chuẩn có F = 16 mm2 cáp đồng 3 lõi 10 kV cách điện XLPE ,đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 110 A > Imax

Kiểm tra điều kiện phát nóng :

0.93Icp = 0.93×110 = 102.3 > Isc = 2Imax= 36.06 A Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng

S.3

10 3 2

23

Trang 39

39

0.93Icp = 0.93×110 = 102.3 > Isc = 2Imax= 24.66 A

Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng

S.3

10 3

45

Fkt =

kt

j

Imax = 9 53 7

2

72

S.3

10 3 2

19

Fkt =

kt

j

Imax = 3 02 7

2

15

0.93 Icp = 0.93x110 = 102.3 > Isc = 2Imax= 16.3 A

Vậy cáp đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng

S.3

10 3

* 2

66

Trang 40

09

7 2.63 mm2 Chọn cáp tiêu chuẩn có F = 16 mm2 cáp đồng 3 lõi 10 kV cách điện XLPE , đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có Icp = 110 A > Imax

0.93 Icp = 0.93x110 = 102.3 > Isc = 2Imax= 14.18 A

+ Chọn cáp hạ áp từ trạm biến áp phân xưởng đến các phân xưởng:

-Ta chỉ xét đến các đoạn hạ áp khác nhau giữa các phương án ,các đoạn giống nhau không cần xét đến trong quá trình so sánh kinh tế giữa các phương án nên trong phương án này không cần tính đến đường dây hạ áp

Tổng hợp kết quả chọn cáp của phương án I cho trong bảng sau:

Bảng 3.4: Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của phương án I:

Đường cáp (mmF 2)

L (m)

r0 (Ω/km)

R (Ω)

Đơn giá (103đ/m)

Thành tiền (103đ)

Tổng vốn đầu tư cho đường dây : KD = 121868×103đ

+ Xác định tổn thất công suất tác dụng trên đường dây :

Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây được xác định theo công thức :

R = r L

n. .

1

0 (Ω)

n : là số mạch của đường dây

Kết quả tính toán tổn thất công suất được ghi trong bảng 3.5:

Bảng 3.5 : tổn thất công suất tác dụng trên các đường dây của phương án

I

Định dạng
Số trang	87
Dung lượng	814,09 KB