Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp

“Thiết kế cung cấp điện cho một phân xưởng sản xuất công nghiệp” A. Dữ kiện: Thiết kế mạng điện cung cấp cho một phân xưởng với số liệu cho trong bảng số liệu thiết kế cấp điện phân xưởng. Tỷ lệ phụ tải điện loại I là 60%. Hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện hạ áp . Hệ số công suất cấn nâng lên là cos = 0,9. Hệ số chiết khấu i=12%; Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện , MVA; Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch =2,5. Giá thành tổn thất điện năng =1500đkWh; suất thiệt hại do mất điện =10000đkWh. Đơn giá tụ bù là 140. đkVAr, chi phí vận hành tụ bằng 2% vốn đầu tư, suất tổn thất trong tụ =0,0025 kWkVAr. Giá điện trung bình g=1400 đkWh. Điện áp lưới phân phối là 22 kV. Thời gian sử dụng công suất cực đại =4000(h). Chiều cao phân xưởng h=4,2(m). Khoảng cách từ nguồn điện đến phân xưởng L=200(m). Các tham số khác lấy trong phụ lục và sổ tay thiết kế cung cấp điện.

Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải LỜI MỞ ĐẦU Hiện kinh tế nước ta đà tăng trưởng mạnh mẽ theo đường lối công nghiệp hóa đại hóa đất nước , nhu cầu sử dụng điện lĩnh vực công nghiệp ngày tăng cao Hàng loạt khu chế xuất , khu công nghiệp nhà máy , xí nghiệp công nghiệp hình thành vào hoạt động Từ thực tế , việc thiết kế cung cấp điện việc vô quan trọng việc cần phải làm Việc thiết kế hệ thống cung cấp điện không đơn giản đòi hỏi người thiết kế phải có kiến thức tổng hợp nhiều chuyên nghành khác cung cấp điện , thiết bị điện , an toàn điện ,…Ngoài phải có hiểu biết định lĩnh vực liên quan xã hội , môi trường , đối tượng sử dụng điện mục đích kinh doanh họ… Vì đồ án môn học Cung cấp điện bước khởi đầu giúp cho sinh viên ngành Hệ thống điện hiểu cách tổng quát công việc phải làm việc thiết kế hệ thống cung cấp điện chuyên ngành Cung cấp điện Nội dung đồ án Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất công nghiệp Đồ án bao gồm phần sau : Tính toán phụ tải điện Xác định sơ đồ cấp điện phân xưởng Lựa chọn kiểm tra thiết bị sơ đồ nối điện Tính toán chế độ mạng điện Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất Do kiến thức nhiều hạn chế nên đồ án em nhiều sai sót Em mong nhận nhiều lời góp ý sửa chữa thầy cô Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy Phạm Mạnh Hải giúp đỡ em thoàn thành đồ án môn học Hà Nội , ngày tháng năm 2014 Sinh viên Phạm Thị Bích Ngọc Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải PHẦN A: ĐỀ BÀI Thiết kế cung cấp điện Bài 15A “Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất công nghiệp” A Dữ kiện: Thiết kế mạng điện cung cấp cho phân xưởng với số liệu cho bảng số liệu thiết kế cấp điện phân xưởng Tỷ lệ phụ tải điện loại I 60% Hao tổn điện áp cho phép mạng điện hạ áp Hệ số công suất cấn nâng lên cosϕ = 0,9 Hệ số chiết khấu i=12%; Công suất ngắn mạch điểm đấu điện S k , MVA; Thời gian tồn dòng ngắn mạch tk =2,5 Giá thành tổn thất điện c∆ =1500đ/kWh; suất thiệt hại điện gth =10000đ/kWh Đơn giá tụ bù 140 103 đ/kVAr, chi phí vận hành tụ 2% vốn đầu tư, suất tổn thất tụ ∆Pb =0,0025 kW/kVAr Giá điện trung bình g=1400 đ/kWh Điện áp lưới phân phối 22 kV Thời gian sử dụng công suất cực đại TM =4000(h) Chiều cao phân xưởng h=4,2(m) Khoảng cách từ nguồn điện đến phân xưởng L=200(m) Các tham số khác lấy phụ lục sổ tay thiết kế cung cấp điện Dữ liệu thiết kế cấp điện phân xưởng Số hiệu sơ đồ 1; 2; 3; 4; 6; 10; 11; 19; 20; 29; 30 12; 13; 14; 15; 16;24; 25 17 Tên thịết bị Máy mài nhẵn tròn Máy mài nhẵn phẳng Máy tiện bu lông Máy phay Máy khoan Máy tiện bu lông Máy ép SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Hệ số 0,35 0,32 0,3 0,26 0,27 0,30 0,41 Page cos Công suất đặt P, KW 0,67 0,68 0,65 0,56 0,66 theo phương án 2,2+ 7,5 3,5+ 5,5 1,2+ 2,8+4,5 3,5+ 2,8 0,8+ 1,2+ 2,8+ 0,8+ 0,58 1,5+ 1,2 22+ 2,8+ 2,8+ 3,5+ 0,63 5,5+ 10+ 12 12 Đồ án cung cấp điện 18; 21 22; 23 26; 39 27; 31 28; 34 32; 33 35; 36; 37; 38 40; 43 41; 42; 45 44 GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Cần cẩu Máy ép nguội Máy mài Lò gió Máy ép quay Máy xọc, (đục) Máy tiện bu lông Máy hàn Máy quạt Máy cắt tôn SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Page 0,25 0,47 0,45 0,53 0,45 0,4 0,32 0,46 0,65 0,27 0,67 0,7 0,63 0,9 0,58 0,6 0,55 0,82 0,78 0,57 4,5+ 12 30+ 55 2,8+ 5,5 4+ 5,5 22+ 30 4,5+ 7,5 2,2+ 2,8+ 4,5+ 7,5 28+ 30 3,5+ 5,5+ 7,5 3,5 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải 27 34 17 28 19 TÐL4 TÐL1 20 29 35 36 30 37 32 10 22 23 21 33 38 24 39 TÐL5 40 42 25 44 41 26 45 43 SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc 31 Page 11 18 12 TÐL2 13 14 15 TÐL3 16 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải PHẦN B: NHIỆM VỤ THIẾT KẾ CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN Phụ tải tính toán phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế mặt hiệu phát nhiệt mức độ huỷ hoại cách điện Phụ tải tính toán phụ thuộc vào yếu tố như: công suất, số lượng, chế độ làm việc thiết bị điện, trình độ phương thức vận hành hệ thống Vì xác định xác phụ tải tính toán nhiệm vụ khó khăn quan trọng Từ trước tới có nhiều công trình nghiên cứu có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện Song phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố trình bày nên chưa có phương pháp hoàn toàn xác tiện lợi Những phương pháp đơn giản thuận tiện cho việc tính toán lại thiếu xác, nâng cao độ xác, kể đến ảnh hưởng nhiều yếu tố phương pháp tính lại phức tạp Sau số phương pháp tính toán phụ tải thường dùng thiết kế hệ thống cung cấp điện: • Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu • Phương pháp tính theo hệ số k M công suất trung bình • Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm • Phương pháp tính theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất Trong thực tế tuỳ theo quy mô đặc điểm công trình, tuỳ theo giai đoạn thiết kế sơ hay kỹ thuật thi công mà chọn phương pháp tính toán phụ tải điện thích hợp Phụ tải chiếu sáng: Phụ tải chiếu sáng phân xưởng khí sửa chữa xác định theo phương pháp suất chiếu sáng đơn vị diện tích: SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Page Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Pcs = P0 S = P0 a.b • Trong đó: P0 suất chiếu sáng đơn vị diện tích chiếu sáng, P0 = 15 W/m2 S diện tích chiếu sáng, m2 a chiều dài phân xưởng, m b chiều rộng phân xưởng, m - Vậy phụ tải chiếu sáng phân xưởng khí sửa chữa là: Pcs = 15.36.24 = 12,96 (kW) 103 Do ta dùng đèn sợi đốt để chiếu sáng có cosϕ =1 nên tgϕ = Qcs = Pcs tgϕ = (kVar) Phụ tải động lực: 2.1 Phân nhóm phụ tải động lực: Trong phân xưởng thường có nhiều thiết bị có công suất chế độ làm việc khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán xác cần phải phân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm phụ tải tuân theo nguyên tắc sau: + Các thiết bị điện nhóm nên gần để giảm chiều dài đường dây hạ áp Nhờ tiết kiệm vốn đầu tư tổn thất đường dây hạ áp phân xưởng + Chế độ làm việc thiết bị điện nhóm nên giống để xác định phụ tải tính toán xác thuận tiện việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm + Tổng công suất nhóm thiết bị nên xấp xỉ để giảm chủng loại tủ động lực cần dùng phân xưởng toàn nhà máy Số thiết bị nhóm không nên nhiều số đầu tủ động lực thường ÷ 12 Tuy nhiên thường khó khăn để thỏa mãn điều kiện trên, thiết kế phải tùy thuộc vào điều kiện cụ thể phụ tải để lựa chọn phương án tối ưu phương án SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Page Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Dựa vào nguyên tắc phân nhóm vào vị trí, công suất thiết bị bố trí mặt phân xưởng, ta chia phụ tải thành nhóm Kết phân nhóm phụ tải trình bày bảng 1.1 Bảng 1.1: Phân nhóm thiết bị điện phân xưởng sửa chữa khí STT Tên thiết bị Số hiệu Hệ số cosφ Công suất P(KW) 10 17 19 20 27 0,35 0,32 0,35 0,32 0,27 0,41 0,27 0,27 0,53 0,67 0,68 0,67 0,68 0,66 0,63 0,66 0,66 0,9 2,2 3,5 7,5 5,5 0,8 12 2,8 0,8 39.1 Nhóm 11 12 13 18 22 23 0,3 0,3 0,3 0,27 0,3 0,3 0,25 0,47 0,47 0,65 0,65 0,65 0,66 0,58 0,58 0,67 0,7 0,7 1,2 2,8 4,5 1,2 22 2,8 4,5 30 55 124 Nhóm 14 15 16 24 25 26 0,26 0,26 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,45 0,56 0,56 0,58 0,58 0,58 0,58 0,58 0,63 3,5 2,8 sơ đồ Nhóm 1 9 Máy mài nhẵn tròn Máy mài nhẵn phẳng Máy mài nhẵn tròn Máy mài nhẵn phẳng Máy khoan Máy ép Máy khoan Máy khoan Lò gió Tổng Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy khoan Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Cần cẩu Máy ép nguội Máy ép nguội Tổng Máy phay Máy phay Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy mài Tổng SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Page 2,8 5,5 12 4,5 42.9 Đồ án cung cấp điện Cần cẩu Máy ép quay Máy khoan Máy khoan Máy xọc, ( đục) Máy ép quay Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Tổng 10 Lò gió Máy xọc, (đục) Máy tiện bu lông Máy mài Máy hàn Máy quạt Máy quạt Máy hàn Máy cắt tôn Máy quạt Tổng GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Nhóm 21 28 29 30 32 34 35 36 37 0,25 0,45 0,27 0,4 0,45 0,32 0,32 0,32 0,32 0,67 0,58 0,66 0,66 0,6 0,58 0,55 0,55 0,55 12 22 1,5 1,2 4,5 30 2,2 2,8 4,5 80.7 Nhóm 31 33 38 39 40 41 42 43 44 45 0,53 0,4 0,32 0.45 0,46 0,65 0,65 0,46 0,27 0,65 0,9 0,6 0,55 0,63 0,82 0,78 0,78 0,82 0,57 0,78 5,5 7,5 7,5 5,5 28 3,5 5,5 30 3,5 7,5 104 2.2 Xác định phụ tải tính toán cho nhóm phụ tải động lực: 2.2.1 Tính toán cho Nhóm1: (Số liệu phụ tải cho bảng 2.1) a) Xác định hệ số sử dụng tổng hợp k sd Σ Xác định hệ số sử dụng tổng hợp phụ tải nhóm I theo công thức: k sd Σ = ∑ P k ∑P i sdi i Trong : ksdi hệ số sử dụng thiết bị Pi công suất đặt thiết bị - Vậy hệ số sử dụng tổng hợp Nhóm là: SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Page Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải k = = =0,37 b) Xác định số thiết bị hiệu nhóm 1: - Số thiết bị hiệu nhóm xác định theo số thiết bị tương đối n* công suất tương đối P* nhóm: + Gọi Pmax công suất thiết bị có công suất lớn nhóm1 n1  n = *  n  n1  Pj  ∑  P = P1 = j =1 n  * P Pi ∑   i =1 Trong đó: n số thiết bị nhóm n1 số thiết bị có P ≥ Pmax P P1 tổng công suất ứng với n n1 thiết bị + Thiết bị có công suất lớn nhóm : P= 12 KW => P= Vậy = 12 = KW =2; = 12+7,5 = 19,5 KW = = 0,22 SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Page Đồ án cung cấp điện = Từ GVHD: TS Phạm Mạnh Hải 19,5 =0,5 39,1 = = 0,22 n hq (∑ P ) = ∑P ( 39,1) ( 2,2) + ( 3,5) + ( 7,5) + ( 5,5) + ( 0,8) + (12) + ( 2,8) + ( 0,8) + ( 4) 2 i = 0,5 = i = 5,61 K m =1 + 1,3 − K sd n hq K sd ∑ ∑ +2 =1 + 1,3 − 0,37 = 1,51 5,61.0,37 + Vậy phụ tải tính toán nhóm : = = 1,51 0,37 39,1 = 21,85 KW Hệ số công suất trung bình nhóm : = = 0,68 2.2.2 Xác định phụ tải tính toán cho nhóm lại: - Tính toán tương tự Nhóm Ta có kết tính toán thể bảng 1.2 1.3 SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Page 10 Đồ án cung cấp điện ⇒  F≥ GVHD: TS Phạm Mạnh Hải 0,121 2,5 103 ≈ 1,2 (mm2) (thỏa mãn) 159 Kiểm tra dao cách ly PBP-22/8000 Dòng điện ngắn mạch xung kích cho phép: Ixk.DCL = 300 ≥ Ixk.N = 0,121 (kA) (thỏa mãn) Kiểm tra cầu chảy cao áp loại ΠK có:  Dòng điện cắt định mức: Icắt.CC = 12 ≥ IN = 0,0476(kA) (thỏa mãn) Vậy thiết bị dây cáp chọn phía cao áp thỏa mãn điều kiện II TÍNH NGẮN MẠCH PHÍA HẠ ÁP CỦA MẠNG ĐIỆN: Sơ đồ nguyên lý sơ đồ thay thế: (xét cho đoạn đường dây HT – TĐL1)  Sơ đồ nguyên lý: Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý phía hạ áp mạng điện MVA D1 XLPE.35 DC L MC 0,2 km TBA D2 XLPE.95 29,26m 2x180 kVA TPP SA603-H SA603-H SA403-H N  N1 N2 Sơ đồ thay thế: Hình 4.4: Sơ đồ thay phía hạ áp mạng điện Các thông số sơ đồ thay thế:  Thông số Nguồn quy phía hạ áp: XNguồn.hạ = XNguồn.cao = 266,805 SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc 0,382 ≈ 0,0796 (Ω) = 79,6 (mΩ) 222 Page 62 D3 XLPE.10 3,53m TÐL4 SA403-H N3 Đồ án cung cấp điện  GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Thông số đường dây Nguồn – TBA quy phía hạ áp RD1.hạ = RD1.cao = 0,0524 XD1.hạ = XD1.cao = 0,013  0,382 ≈ 1,56 10-5 (Ω) = 0,0156 (mΩ) 222 0,382 ≈ 3,88.10-6 (Ω) = 0,0038 (mΩ) 22 Thông số TBA: Trạm có MBA, máy có: Sđm = 180 (kVA); ∆Pk = 2,15 (kW); ∆Uk % = 4% 0,382 ≈ 4,79.10-3 (Ω) = 4,79 (mΩ) 0,182 RTBA = ∆Pk = 2,15.10-3 ZTBA 0,382 = = ≈ 0,016 (Ω) = 16 (mΩ) 100 0,18 XTBA = = 162 − 4, 792 ≈ 15,26 (mΩ)  - - Thông số đường dây phía hạ áp: Dây D2 XLPE.500 có: r0 = 0,04 (Ω/km), x0 = 0,053(Ω/km), LD2 = 0,0296 (km) 0,0296 ≈ 5,92.10-4 (Ω) = 0,592 (mΩ) RD2 = r0 = 0,04 XD2 = x0 = 0,053 0,0296 ≈ 7,84.10-4 (Ω) = 0,784 (mΩ) Dây D3 XLPE.16 có: r0 = 0,73 (Ω/km), x0 = 0,095 (Ω/km), LD3 = 0,00353 (km) RD3 = r0 LD 0,00353 = 0,73 ≈ 1,29.10-3 (Ω) = 1,29 (mΩ) 2 XD3 = x0 LD 0,00353 = 0,095 ≈ 1,68.10-4 (Ω) = 0,168 (mΩ) 2 Tính toán ngắn mạch, kiểm tra thiết bị dây cáp chọn: 3.1 Tính ngắn mạch, kiểm tra thiết bị N1: SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Page 63 Đồ án cung cấp điện  GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Tính ngắn mạch N1: R1 = RTBA = 4,79 (mΩ) X1 = XNguồn.hạ + XTBA = 79,6 + 15,26 = 94,86 (mΩ) Z1 = = 4,792 + 94,86 ≈ 94,98 (mΩ) IN1 = = 380 ≈ 2,31 (kA) 3.94,98 Ixk.N1 = kxk.IN Với: = 94,98 ≈ 19,83 ⇒ kxk = 1,91 (Phụ lục A – Bảng 6.pl.BT) 4, 79 ⇒ Ixk.N1  = 1,91.2,31 ≈ 6,24 (kA) Kiểm tra hạ áp TBA: (40 x 5) mm Lấy khoảng cách pha a = 30 (cm) Lấy chiều dài nhịp sứ L = 130 (cm) Lực tác dụng lên nhịp dẫn : Ftt = 1,76.10-2.L = 1,76.10-2.130 6,24 ≈ 2,97 (kg) 30 Momen uốn tác dụng lên nhịp dẫn là: M = = 2,97.130 = 38,61 (kg.cm) 10 Ứng suất tính toán vật liệu dẫn là: σtt = Trong đó: Wx: momen chống uốn tiết diện dẫn với trục thẳng góc với phương uốn đặt dẫn nằm ngang Wx = h2.b = 42.0,5 = 1,33 (cm3) ⇒  σ = 38,61 ≈ 29,03 (kg/cm2) < σcp.Cu = 1400 (kg/cm2) (thỏa mãn) 1,33 Kiểm tra Aptomat loại SA603-H có Icắt = 85 (kA) > IN1 (thỏa mãn) SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Page 64 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải 3.2 Tính ngắn mạch, kiểm tra thiết bị N2:  Tính ngắn mạch N2: Với: = ⇒ R2 = R1 + RD2 = 4,79 + 0,592 = 2,836 (mΩ) X2 = X1 + XD2 = 94,86 + 0,784 = 95,644 (mΩ) Z2 = = IN2 = = 2,836 + 95,644 ≈ 95,686 (mΩ) 380 3.95,686 ≈ 2,3 (kA) 95,644 ≈ 33,72 ⇒ kxk = 1,91 (Phụ lục A – Bảng 6.pl.BT) 2,836 = 1,91.2,3 ≈ 6,21 (kA) Ixk.N2  Kiểm tra Aptomat loại SA603-H có Icắt = 85 (kA) > IN2 (thỏa mãn)  Kiểm tra tiết diện cáp XLPE.500: ≥ Fôđn = = F  2,3 2,5 103 ≈ 22,87(mm2) (thỏa mãn) 159 Kiểm tra góp TPP: (40 x 5) mm Lực tác dụng lên nhịp dẫn : Ftt = 1,76.10-2.L = 1,76.10-2.130 6,212 ≈ 2,94 (kg) 30 Momen uốn tác dụng lên nhịp dẫn là: M = = 2,94.130 = 38,22 (kg.cm) 10 Ứng suất tính toán vật liệu dẫn là: 38,22 ≈ 28,74 (kg/cm2) < σcp.Cu = 1400 (kg/cm2) (thỏa mãn) 1,33 ⇒ σ 3.3 Tính ngắn mạch, kiểm tra thiết bị N3:  = = Tính ngắn mạch N3: R3 = R2 + RD3 = 2,836 + 1,29 = 4,126 (mΩ) X3 = X2 + XD3 = 95,644 + 0,168 ≈ 95,812 (mΩ) SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Page 65 Đồ án cung cấp điện Với: = GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Z3 = = IN3 = = 4,126 + 95,812 ≈ 95,9 (mΩ) 380 3.95,9 ≈ 2,29 (kA) 95,812 ≈ 23,22 ⇒ kxk = 1,91 (Phụ lục A – Bảng 6.pl.BT) 4,216 ⇒ = 1,91.2,29 ≈ 6,19 (kA) Ixk.N3  Kiểm tra Aptomat loại SA403-H có Icắt = 85 (kA) > IN3 (thỏa mãn)  Kiểm tra tiết diện cáp XLPE.70: F  ≥ Fôđn = = 2,29 2,5 103 ≈ 22,77 (mm2) (thỏa mãn) 159 Kiểm tra góp TĐL: (25 x 3) mm Lực tác dụng lên nhịp dẫn : Ftt = 1,76.10-2.L = 1,76.10-2.130 6,19 ≈ 2,92 (kg) 30 Momen uốn tác dụng lên nhịp dẫn là: M = = 2,92.130 = 37,96 (kg.cm) 10 Ứng suất tính toán vật liệu dẫn là: Với: Wx = h2.b = (2,5)2.0,3 = 0,3125 (cm3) ⇒ σ = = 37,96 = 121,472 (kg/cm2) < σcp.Cu = 1400 (kg/cm2) (thỏa mãn) 0,3125 Bảng 3.1: Kết tính toán Ngắn Mạch Đoạn dây R2 (m) X2 (m) SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc LD3 (m) Page 66 RD3 XD3 (m) (m) R3 (m) X3 (m) Z3 (m) IN3 (kA) Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Nguồn - TĐL1 2.836 95.644 0.0205 18.8 1.12 21.64 Nguồn - TĐL2 2.836 95.644 0.0098 3.6 0.469 6.44 Nguồn - TĐL3 2.836 95.644 0.0053 4.85 0.29 7.686 Nguồn - TĐL4 2.836 95.644 0.0194 7.09 0.92 Nguồn – TĐL5 2.836 95.644 0.0035 1.29 0.168 96.76 96.11 99.154 2.21 96.33 2.28 95.934 96.24 2.28 9.926 96.56 97.07 2.26 4.126 95.812 95.9 2.29 Kiểm tra thiết bị dây cáp đoạn đường dây đến TĐL( Kiểm tra cho đoạn có dòng I N lớn nhất: Nguồn – TĐL3)  Kiểm tra Aptomat loại SA403-H có Icắt = 85 (kA) > IN1 (thỏa mãn)  Kiểm tra tiết diện cáp XLPE.70: F  ≥ Fôđn = = Kiểm tra góp TĐL: (25 x 3) mm kxk.N3.max = 1,91 với: = ⇒ 2, 29 2,5 103 ≈ 22,77 (mm2) (thỏa mãn) 159 95,812 ≈ 23,22 (Phụ lục A – Bảng 6.pl.BT) 4,126 Ixk.N3.max = 1,91.2,29 ≈6,18 (kA) Lực tác dụng lên nhịp dẫn : Ftt = 1,76.10-2.L = 1,76.10-2.130 6,182 ≈ 2,913 (kg) 30 Momen uốn tác dụng lên nhịp dẫn là: M = = 2,913.130 = 37,87 (kg.cm) 10 CHƯƠNG 4: TÍNH CHỌN TỤ BÙ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Page 67 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải I Ý NGHĨA CỦA VIỆC CHỌN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG:  Hệ số công suất cosϕ tiêu để đánh giá phân xưởng dùng điện có hợp lý tiết kiệm hay không Nâng cao hệ số công suất cosϕ chủ trương lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu cao trình sản xuất, phân phối sử dụng điện  Phần lớn thiết bị tiêu dùng điện tiêu thụ công suất tác dụng P công suất phản khág Q Công suất tác dụng công suất biến thành hoăc nhiệt thiết bị dùng điện, công suất phản kháng Q công suất từ hoá máy điện xoay chiều, không sinh công  Truyền tải lượng công suất phản kháng qua dây dẫn máy biến áp gây tổn thất điện áp, tổn thất điện lớn làm giảm khả truyền tải phần tử mạng điện Tổn thất điện áp, tổn thất điện tăng lượng công suất phản kháng truyền qua dây dẫn máy biến áp tăng Do để có lợi kinh tế kỹ thuật lưới điện cần nâng cao hệ số công suất tự nhiên đưa nguồn bù công suất phản kháng tới gần nơi tiêu thụ để tăng hệ số công suất cosϕ làm giảm lượng công suất phản kháng nhận từ hệ thông điện  Việc bù công suất phản kháng đưa lại hiệu nâng cao hệ số cosϕ, việc nâng cao hệ số cosϕ đưa đến hiệu quả: Giảm tổn thất công suất tổn thất điện mạng điện Giảm tổn thất điện áp mạng điện Nâng cao khả truyền tải lượng điện mạng Tăng khả phát máy phát điện II CÁC BIỆN PHÁP BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG: Các biện pháp bù công suất phản kháng:  Các biện pháp tự nhiên: Dựa việc sử dụng hợp lý thiết bị sẵn có hợp lý hóa quy trình sản xuất, giảm thời gian chạy không tải động cơ, thay động thường xuyên làm việc non tải động có công suất hợp lý SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Page 68 Đồ án cung cấp điện  GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Biện pháp nhân tạo: Dùng thiết bị có khả sinh công suất phản kháng cách đặt thiết bị bù tụ bù tinh Các thiết bị bù hệ thống cung cấp điện: 2.1 Tụ tĩnh điện: Nhược điểm :  Rất khó điều chỉnh trơn  Tụ phát công suất phản kháng mà không tiêu thụ công suất phản kháng  Tụ nhạy cảm với điện áp đặt đầu cực (Công suất phản kháng phát tỉ lệ với bình phương điện áp đặt đầu cực)  Điện áp đầu cực tăng 10% tụ bị nổ  Khi xảy cố lớn tụ dễ hỏng Ưu điểm :  Nó phần quay nên vận hành quản lí đơn giản không gây tiếng ồn  Giá thành kVA phụ thuộc vào tổng chi phí dễ dàng xé lẻ đại lượng bù đặt phụ tải khác nhằm làm giảm dung lượng tụ đặt phụ tải  Tổn thất công suất tác dụng tụ bé (5/1000) kW/kVA  Tụ có thẻ ghép nối song song nối tiếp để đáp ứng với dung lượng bù cấp điện áp từ 0,4 – 750 kV 2.2 Máy bù đồng bộ: Ưu điểm :  Có thể điều chỉnh trơn công suất phản kháng  Có thể tiêu thụ bớt công suất phản kháng hệ thống thừa công suất phản kháng SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Page 69 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải  Công suất phản kháng phát đầu cực tỉ lệ bậc với điện áp đặt đầu cực (nên nhạy cảm) Nhược điểm :  Giá thành đắt, có phần quay nên gây tiếng ồn  Thường dùng với máy có dung lượng từ 5000 kVA trở lên  Tổn hao công suất tác dụng rơi máy bù đồng lớn 5% kW/kVA  Không thể làm việc cấp điện áp (Chỉ có từ 10,5 kV trở xuống)  Máy dặt phụ tải quan trọng có dung lượng bù lớn từ 5000 kVA trở lên 2.3 Động không đồng hòa đồng hóa:  Không kinh tế, giá thành đắt  Tổn hao công suất lớn Chỉ dùng trường hợp bất đắc dĩ Qua phân tích ta thấy để đáp ứng yêu cầu toán nâng cao chất lượng điện ta chọn phương pháp bù tụ điện tĩnh III TIẾN HÀNH BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG: Xác định dung lượng bù: Phần tính toán Chương I ta xác định hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng cosϕpx = 0,698, hệ số cosϕ tối thiểu nhà nước quy định phân xưởng 0,85 ÷ 0,95, ta phải bù công suất phản kháng cho nhà máy để nâng cao hệ số cosϕ Theo thiết kế phân xưởng ta phải bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số cosϕ nên đến 0,9 1.1 Chọn thiết bị bù vị trí bù:  Vị trí đặt thiết bị bù: Về nguyên tắc để có lợi mặt giảm tổn thất điện áp, tổn thất điện cho đối tượng dùng điện đặt phân tán tụ bù cho động điện, nhiên đặt phân tán lợi vốn đầu tư, lắp đặt quản lý vận hành.Vì việc đặt thiết bị bù tập trung SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Page 70 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải hay phân tán tùy thuộc vào cấu trúc hệ thống cung cấp điện đối tượng, theo kinh nghiệm ta đặt thiết bị bù phía hạ áp trạm biến áp phân xưởng tủ phân phối tủ động lực Ta chọn vị trí đặt tụ bù vị trí tủ động lực phân xưởng, ta coi giá tiền đơn vị (đ/kVAR) thiết bị bù hạ áp lớn không đáng kể so với giá tiền đơn vị (đ/kVA) tổn thất điện qua máy biến áp  Chọn thiết bị bù : Như phân tích từ đặc điểm ta lựa chọn thiết bị bù tụ điện tĩnh Nó có ưu điểm giá đầu tư đơn vị công suất bù không phụ thuộc vào dung lượng tụ bù nên thuận tiện cho việc chia nhỏ thành nhóm đặt gần phụ tải Mặt khác tụ điện tĩnh tiêu thụ công suất tác dụng từ 0,003 ÷ 0,005 (kW) vận hành đơn giản, cố 1.2 Tính toán phân phối dung lượng bù:  Tính toán bù TĐL1: Do cosϕ1.N1 = 0,68 => tg ϕ1 N ≈ 1,078 Q bù N = P tt N (tg1 N − tgϕ ) = 21,85 ( 1,078 – 0,484) ≈ 12,98(kVAR)  Tính toán bù TĐL2: = 0,67 ⇒ tgϕ1.N1 ≈ 1,108 (Bảng 1.4 – Chương 1) cosϕ1.N2 Qbù.N2 = Ptt.N2.( tg1.N2 – tgφ2) = 78,29 ( 1,108– 0,484) ≈ 48,85 (kVAR) Vậy ta chọn tụ bù KM1 – 0,38 có thông số kĩ thuật : Bảng 5.1 - Thông số kỹ thuật tụ KM1 - 0,38- 20- 3-Y1 KC1-0,38-20-3-Y1 (kv) 0,38 (kVar) 20 (Tra Phụ luc B – Bảng 40.pl) Vốn đầu tư dung tụ bù: V = v0 Qbù.N2 =110 103 48,85= 5,37 106 (đ) SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Page 71 Đơn giá( đ/ bộ) 2800 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Tính toán bù tương tự TĐL khác, ta có kết thể bảng 4.1 Bảng 5.2: Kết tính toán phân phối dung lượng bù Vị trí đặt (kW) (kVar) tụ bù V (kVar) TĐL1 TĐL2 TĐL3 TĐL4 TĐL5 Tổng 21.85 78.29 20.34 49.4 73.84 243.72 0.68 0.67 0.58 0.6 0.76 1.078 1.108 1.405 1.33 0.86 0.9 12.98 48,85 10.27 21.24 sau bù 10.57 37.9 18.31 44.46 1.43 5.37 1.13 2.34 93.34 111.24 10.27 Bảng 5.3 – Bảng chọn tụ bù cho TĐL Vị trí đặt tụ bù Loại tụ bù TĐL1 TĐL2 TĐL3 TĐL4 = cos ϕ px = (kv) 0.38 0,38 0.38 0,38 KM1-0,38 KC1-0,38-20-3-Y1 KM1-0,38 KC1-0,38-20-3-Y1 = Tụ bù (kVar) 20 20 243,72.0,9 = 0,9 243,72 Pttdlpx cos ϕ dl + Pcs cos ϕ cs Pttpx = 219,35.0,9 + 12,96.1 = 0,9 219,35 + 12,96 Đánh giá hiệu bù công suất phản kháng: 2.1 Đơn giá( đ/ bộ) 840 2800 840 2800 Tính toán cho Nhóm là: SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Page 72 Số 1 1 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải • Công suất biểu kiến nhóm sau bù: S N = PN + jQ N = 21,85+ j10,57 kVA • Tổn thất điện đoạn TPP – TĐL1 là: PN21 + Q N2 L ∆ATPP −TDL1 = r0 τ 2 U 21,85 + 10,57 20,47 1,83 .2886,21.10 −6 = 2 0,38 = 220,56 kWh Tổn thất điện trước bù bằng: 386,53 kWh Số tiền tiết kiệm giảm tổn thất điện đường dây bằng: δC N = ( 386,53- 220,56) 1500= 248955 ( đ) Tổn thất điện tụ bù: ∆AtbN = QbuN ∆Pb τ = 6.0,0025.2886,21 = 43,29kWh • • • • • Vốn đầu tư tụ bù nhóm I: VtbN = 1,43.10 ( đ ) Chi phí quy đổi:   1  Z bN =  + a vh .VTbN + ∆AtbN C ∆ =  + 0,02 .1,43.10 + 43,29.1500 8  T c  = 1,35.106 ( đ ) 2.1 Tính toán cho nhóm khác: Tính toán tương tự Nhóm ta có: SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Page 73 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Bàng 5.4: Kết đánh giá hiệu bù nhóm Nhánh (kw) (kVar) L(m) (Ω/km) sau bù TPP-TĐL1 TPP-TĐL2 TPP-TĐL3 TPP-TĐL4 Tổng 21.85 78.29 20.34 49.4 10.57 37.9 18.31 44.46 SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc tụ trước bù 20.47 9.88 5.30 19.42 Page 74 1.83 0.73 1.83 0.73 386.53 984.23 119.22 960.47 sau bù 220.56 545.33 72.60 625.80 ( ) 0.25 0.66 0.7 0.5 2.11 43.29 144.31 43.29 144.31 ( ) 1.43 5.37 1.13 2.34 ( ) 0.272 0.995 0,229 0,556 2,052 Đồ án cung cấp điện 2.2 GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Tính toán cho đoạn TBA – TPP: Pttpx = 232,21(kW ); cos ϕ m = 0,9; tgϕ m = 0,484 Ta có: Qttpx = 112,39(kVAr ) • Công suất biểu kiến phân xưởng sau bù: S px = Ppx + Q px = 232,21 + j112,39kVA • • • 2.3 • • • Tổn thất điện đoạn TBA – TPP sau bù là: 2 Pttpx + Qttpx l 232,212 + 112,39 29.26 ∆ATBA−TPP = r τ = 0,04 .2886,21.10 −6 2 2 U 0,38 = 778,45 kWh Tổn thất điện trước bù bằng: 1295,49 kWh Số tiền tiết kiệm giảm tổn thất điện đường dây bằng: δCTBA−TPP = (1295,49- 778,45).1500= 775560 ( đ) Tính toán cho đoạn Nguồn - TBA: (bỏ qua tổn thất công suất MBA) Tổn thất điện đoạn TBA – TPP sau bù là: 2 Pttpx + Qttpx l 232,212 + 112,39 200 ∆ANg −TBA = r τ = 0,524 .2886,21.10 −6 2 2 U 22 = 20,8 kWh Tổn thất điện trước bù bằng:23,53 kWh Số tiền tiết kiệm giảm tổn thất điện đường dây bằng: δCTBA−TPP = ( 23,53 − 20,8).1500 = 4095(đ ) Tổng số tiền tiết kiệm giảm tổn thất điện năm: Vậy tổng số tiền tiết kiệm đặt tụ bù hàng năm là: δC = δC Ng −TBA + δCTBA−TPP + δCTPP −TDL = ( 4095+ 775560) 10-6+ 2,16= 2.94 106 (d) SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Page 75 Đồ án cung cấp điện ∑ - GVHD: TS Phạm Mạnh Hải = 2,94 – 2,052 = 888000 ( đ) Vậy đặt tụ bù đem lại hiệu kinh tế SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Page 76 [...]... điện động của thiết bị  Với các thiết bị đóng cắt còn chọn theo khả năng cắt : dòng điện cắt giới hạn, công suất cắt giới hạn … a) Chọn tủ phân phối: Tủ phân phối của phân xưởng: Đặt 1 Aptomat tổng phía từ trạm biến áp về và 5 Aptomatnhánh cấp điện cho 4 tủ động lực và 1 tủ chiếu sáng  Sơ đồ tủ phân phối: Hình 3.7: Sơ đồ tủ phân phối SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Page 33 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm... lực: Các tủ động lực: Mỗi tủ được cấp điện từ thanh góp tủ phân phối của phân xưởng bằng một đường cáp ngầm hình tia, phía đầu vào đặt Aptomat làm nhiệm vụ đóng cắt, bảo vệ quá tải và SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Page 35 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải ngắn mạch cho các thiết bị trong phân xưởng Các nhánh ra cũng đặt các Aptomat nhánh để cung cấp trực tiếp cho các phụ tải, thường các tủ động... toán phản kháng của phân xưởng là: => Qtt.px = Ptt.px tgφpx = 232,31 1,026 = 238,304 (kVar) SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Page 16 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải + Công suất tính toán của toàn phân xưởng là : => = = 332,801 (KVA) CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ CẤP ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG I CHỌN TRẠM BIẾN ÁP (TBA) 1 Xác định vị trí đặt TBA phân xưởng: Để lựa chọn được vị trí tối ưu cho TBA cần thỏa mãn... các phân đoạn có thiết bị đóng cắt khi cần thiết Hộ tiêu thụ loại III chỉ cần đặt 1 MBA (yêu cầu trong kho cần có MBA dự trữ) 3.1.2 Chọn công suất MBA Chọn sao cho trong điều kiện làm việc bình thường trạm đảm bảo cung cấp đủ điện năng cho phụ tải và có dự trữ một lượng công suất đề phòng khi sự cố, đảm bảo độ an toàn cung cấp điện, tuổi thọ máy, tiêu chuẩn kinh tế kỹ thuật Được tiến hành dựa trên công. .. toạ độ của tâm các nhóm phụ tải điện của phân xưởng xi ; yi : toạ độ của phụ tải thứ i tính theo một hệ trục toạ độ xOy đã chọn Si : công suất của phụ tải thứ i Ta có bảng công suất và tọa độ của các phụ tải trong phân xưởng trên hệ tọa độ xOy Bảng 2.1: Kết quả xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Page 18 Đồ án cung cấp điện STT Tên thiết bị GVHD: TS Phạm Mạnh Hải... bảng 31.pl) Đơn giá (.103/bộ) 4020 Chọn TPP, TĐL Xác định sơ đồ nối điện chính, lựa chọn phương án nối điện tối ưu 1 Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng Mạng điện phân xưởng thường có các dạng sơ đồ chính sau:  Sơ đồ hình tia : Mạng cáp các thiết bị được dùng điện được cung cấp trực tiếp từ các tủ động lực (TĐL) hoăc từ các tủ phân phối (TPP) bằng các đường cáp độc lập Kiểu sơ đồ CCĐ có độ tin... với các phân xưởng có phụ tải nhỏ, phân bố không đồng đều Nhược điểm là độ tin cậy cung cấp điện thấp thường dùng cho các hộ loại III Hình 3.3: Sơ đồ phân nhánh dạng cáp TPP TÐL TÐL TÐL TÐL TÐL Kiểu sơ đồ phân nhánh bằng đường dây (đường dây trục chính nằm trong nhà) Từ các TPP cấp điện đến các đường dây trục chính Từ các đường trục chính được nối bằng cáp riêng đến từng thiết bị hoặc nhóm thiết bị... tia SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Page 29 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải TPP TÐL TÐL TÐL  Sơ đồ đường dây trục chính: Kiểu sơ đồ phân nhánh dạng cáp Các TĐL được CCĐ từ TPP bằng các đường cáp chính các đường cáp này cùng một lúc CCĐ cho nhiều tủ động lực, còn các thiết bị cũng nhận điện từ các TĐL như bằng các đường cáp cùng một lúc cấp tới một vài thiết bị Ưu điểm của sơ đồ này là tốn ít cáp,... các khí ăn mòn của chính phân xưởng này có thể gây ra Vì những lí do trên ta chọn đặt TBA ở phía sát tường cao nhất bên trái, phía ngoài, góc trên của phân xưởng từ trái sang, từ trên xuống 2 Xác đinh tâm các nhóm phụ tải của phân xưởng SVTH: Phạm Thị Bích Ngọc Page 17 Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải - Tâm qui ước của các nhóm phụ tải của phân xưởng được xác định bởi một điểm M có toạ độ được... hoặc của các nhóm phụ tải => Từ các ưu khuyết điểm của từng dạng sơ đồ và sơ đồ bố trí thiết bị trong phân xưởng ta chọn dạng sơ đồ hỗn hợp làm phương án nối điện trong phân xưởng 2 Chọn TPP, TĐL 2.1 Chọn vị trí tủ phân phối và tủ động lực : Vị trí của các tủ phân phối và tủ động lực phân xưởng đều được chọn để thoả mãn một số yếu tố kinh tế - kỹ thuật cũng như an toàn và thuận tiên trong vận hành, tuy ... án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải PHẦN A: ĐỀ BÀI Thiết kế cung cấp điện Bài 15A Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất công nghiệp A Dữ kiện: Thiết kế mạng điện cung cấp cho phân. .. mạng điện cung cấp cho phân xưởng với số liệu cho bảng số liệu thiết kế cấp điện phân xưởng Tỷ lệ phụ tải điện loại I 60% Hao tổn điện áp cho phép mạng điện hạ áp Hệ số công suất cấn nâng lên cosϕ... nối điện chính, lựa chọn phương án nối điện tối ưu Chọn dạng sơ đồ nối điện cho phân xưởng Mạng điện phân xưởng thường có dạng sơ đồ sau:  Sơ đồ hình tia : Mạng cáp thiết bị dùng điện cung cấp