Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp

A. ĐỀ TÀI Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp gồm các phân xưởng với tên người thực hiện là NGUYỄN ĐỨC DƯƠNG. Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện Sk=410(MVA), khoảng cách từ điểm đấu điện đến nhà máy là L=230,62(m).Cấp điện áp truyền tải là 110(kV). Thời gian sử dụng công suất cực đại là TM=5320(h).Phụ tải loại I và loại II chiếm kIII=78%. Giá thành tổn thất điện năng cΔ=1000(đkWh); suất thiệt hại do mất điện gth=7500(đkWh); tổn hao điện áp cho phép trong mạng điện tính từ nguồn (điểm đấu điện) là ΔUcp=5%. Các tham số khác lấy tong phụ lục và các sổ tay thiết kế điện

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

********

Điện năng là một nguồn năng lượng được sử dụng rất rộng rãi trong các lĩnhvực hoạt động kinh tế và đời sống của con người Việc thiết kế hệ thống cung cấp điệntrong điều kiện kinh tế, kỹ thuật hiện đại,đặc trưng bởi tính cạnh tranh của cơ chế thịtrường,sự áp dụng các thành tựu tiến bộ của khoa học kỹ thuật… cần phải được thực hiệntrên nguyên tắc và phương pháp phù hợp Nó đòi hỏi người kỹ sư tính toán và nghiêncứu sao cho đạt hiệu quả cao, hợp lý, tin cậy, và đảm bảo chất lượng cả về kinh tế và kỹthuật đặc biệt là đối với các xí nghiệp công nghiệp nói riêng và ngành công nghiệp cũngnhư các ngành kinh tế khác nói chung

Nhằm tạo điều kiện cho việc thực hiện đồ án tốt nghiệp sau này được tốt hơn vàgiúp làm quen dần với cách thức lập một đồ án; em được nhà trường; khoa; đặc biệt là bộ

môn cung cấp điện của thầy Nguyễn Phúc Huy đã tạo điều kiện cho làm đồ án cung cấp

điện với nội dung:

“Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp”

Do đây là lần đầu tiên em làm đồ án nên em còn cảm thấy bỡ ngỡ và gặp nhiềukhó khăn trong việc thực hiện, thiết kế; cũng như cách thức trình bày trong đồ án có thểcòn gặp nhiều thiếu xót Vì vậy em mong được sự chỉ bảo và góp ý của thầy

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên Nguyễn Đức Dương

Sinh viên: Nguyễn Đức Dương Page 1

Trang 2

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO MỘT XÍ NGHIỆP CÔNG NGHIỆP

*****************

Giáo viên hướng dẫn: Ths Nguyễn Phúc Huy

Sinh viên: Nguyễn Đức Dương

Lớp : Đ3H2

Tên đồ án: “ Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp ”

A. ĐỀ TÀI

Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp gồm các phân xưởng với tên

người thực hiện là NGUYỄN ĐỨC DƯƠNG Công suất ngắn mạch tại điểm đấu

điện Sk=410(MVA), khoảng cách từ điểm đấu điện đến nhà máy là L=230,62(m).Cấpđiện áp truyền tải là 110(kV) Thời gian sử dụng công suất cực đại là

TM=5320(h).Phụ tải loại I và loại II chiếm kI&II=78% Giá thành tổn thất điện năng

cΔ=1000(đ/kWh); suất thiệt hại do mất điện gth=7500(đ/kWh); tổn hao điện áp cho phép trong mạng điện tính từ nguồn (điểm đấu điện) là ΔUcp=5% Các tham số khác lấy tong phụ lục và các sổ tay thiết kế điện

Theo vần alphabe của họ tên người thiết kế , ta tra trong bảng và có các số liệu sau:Alphabe Nhà máy Phân xưởng Sk,

MVA

kI&II,

%

TM,h

L,m

Hướng tớicủa nguồn

Số hiệu Phương án

Trang 3

Số liệu về nhà máy sửa chữa thiết bị

Số liệu

trên sơ

đồ

Tên phân xưởng và phụ

tải thiết bị điệnSố lượng Tổng côngsuất đặt,

kW

Hệ số nhucầu, knc

Hệ số côngsuất, cosφ

2 Xem số liệu phân xưởng

4 Phân xưởng sửa chữa

điện

6 Phân xưởng sửa chữa cơ

7 Nhà hành chính, sinh

9 Phân xưởng thiết bị

không tiêu chuẩn

Trang 4

Sơ đồ mặt bằng nhà máy sửa chữa thiết bị

82

511

Tỷ lệ: 1:5000

Trang 5

Trang 6

B. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

I. Tính toán phụ tải

I.1. Xác định phụ tải tính toán phân xưởng

- Xác định phụ tải chiếu sáng ( lấy p0= 15 W/m2) và thông thoáng

- Xác định phụ tải động lực của các phân xưởng

- Tổng hợp phụ tải của mỗi phân xưởng

I.2. Xác định phụ tải của các phân xưởng khác

I.3. Tổng hợp phụ tải của toàn xí nghiệp xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải trên

mặt bằng xí nghiệp dưới dạng các hình tròn bán kính r

II. Xác định sơ đồ nối điện của mạng điện nhà máy

II.1. Chọn cấp điện áp phân phối

II.2. Xác định vị trí đặt của trạm biến áp (hoặc trạm phân phối trung tâm-TPPTT)II.3. Chọn công suất,số lượng MBA của TBA nhà máy và các TBA phân xưởngII.4. Chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm biến áp nhà máy hoặc TPPTT

II.5. Lựa chọn sơ đồ nối điện từ TBA nhà máy /TPPTT đến các phân xưởng III. Tính toán điện

III.1. Xác định hao tổn điện áp trên đường dây và trong máy biến áp

III.2. Xác định hao tổn công suất

III.3. Xác định tổn thất điện năng

IV. Chọn và kiểm tra thiết bị điện

IV.1. Tính toán ngắn mạch tại các điểm đặc trưng (chọn điểm ngắn mạch phù hợp)IV.2. Chọn và kiểm tra thiết bị:

IV.3. Kiểm tra chế độ mở máy của động cơ

V. Tính toán bù hệ số công suất

V.1. Tính toán bù công suất phản kháng để nâng hệ số công suất lên cosφ2=0,9V.2. Đánh giá hiệu quả bù

VI. Tính toán nối đất và chống sét

VII. Hạch toán công trình

VII.1. Liệt kê thiết bị

VII.2. Xác định các chỉ tiêu kinh tế

C. BẢN VẼ

1. Sơ đồ mặt bằng xí nghiệp với sự bố trí các thiết bị và biểu đồ phụ tải

2. Sơ đồ mạng điện trên mặt bằng xí nghiệp( gồm các sơ đồ của các phương án so sánh)

3. Sơ đồ trạm biến áp gồm: sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mặt bằng và mặt cắt trạm biến áp

4. Sơ đồ nối đất

5. Bảng số liệu tính toán so sánh các phương án

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHỤ TẢI

********

• Mục đích của việc xác định phụ tải tính toán

Trang 7

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tảithực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện.Nói cách khác, phụ tảitính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra, vìvậy chọn thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị về mặt phát nóng Phụ tải tính toán được sử dụng để chọn lựa và kiểm tra các thiết bị trong HTĐ như:máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ… tính toán tổn thất công suất, tổn thấtđiện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng… Phụ tải tínhtoán phụ thuộc vào các yếu tố như: công suất,số lượng các máy,chế độ vận hành củachúng, quy trình công nghệ sản xuất, trình độ vận hành của công nhân Vì vậy xác địnhphụ tải tính toán là nhiệm vụ khó khăn nhưng rất quan trọng.Bởi vì nếu phụ tải tính toánđược xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện, có khi dẫnđến cháy nổ rất nguy hiểm Nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế quá nhiều thìcác thiết bị điện(đóng ngắt,máy biến áp…), và tiết diện dây dẫn sẽ phải làm lớn hơn sovới yêu cầu do đó làm gia tăng vốn đầu tư, gây lãng phí

• Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

Do tính chất quan trọng của phụ tải tính toán nên đã có nhiều công trình nghiên cứu

và có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện Song phụ tải điện phụ thuộc vào nhiềuyếu tố nên chưa thể có phương pháp nào tính toán 1 cách toàn diện và chính xác được.Những phương pháp đơn giản thuận tiên chó tính toán thì lại thiếu độ chính xác,còn nếunâng cao được độ chính xác,xét đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố thì khối lượng tính toánlại rất lớn,phức tạp và thậm chí là không thể thực hiện được trong thực tế

Tùy thuộc đặc điểm của từng loại phụ tải mà có thể áp dụng những phương pháp sau:

- Phương pháp tính theo hệ số nhu cầu

- Phương pháp tính theo công suất trung bình

- Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho 1 đơn vị sản phẩm

- Phương pháp tính theo suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất

1.1 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN PHÂN XƯỞNG.

Trong một phân xưởng thường có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làm việc khácnhau, muốn xác định phụ tải tính toán chính xác cần phải phân nhóm các thiết bị.Việcphân nhóm các thiết bị tuân theo các nguyên tắc sau:

- Mỗi nhóm có n thiết bị (n<12) để đảm bảo số thiết bị trong 1 nhóm là khôngquá nhiều vì số đầu ra của các tủ động lực thường ≤12

- Các thiết bị trong cùng 1 nhóm phải ở gần nhau để giảm chiều dài đườngdây hạ áp.Nên có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên các đườngdây hạ áp trong phân xưởng

Trang 8

- Chế độ làm việc của các thiết bị trong cùng 1 nhóm nên giống nhau để việcxác định phụ tải tính toán được chính xác hơn và thuận lợi cho việc lựa chọnphương thức cung cấp điện cho nhóm

- Tổng công suất đặt các nhóm nên tương đương nhau để giảm chủng loại các

tủ động lực cần dùng trong phân xưởng và toàn nhà máy Tuy nhiên rất khó thỏa mãn cùng một lúc các nguyên tắc trên, do đó khi thiết kếphải tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của phụ tải để lựa chọn phương án phù hợp nhất

Phụ tải phân xưởng cơ khí –sửa chữa N 0 2

1.1.1 Phụ tải tính toán chiếu sáng của phân xưởng.

Trong thiết kế chiếu sáng, vấn đề quan trọng là đáp ứng yêu cầu về độ rọi và hiệuquả chiếu sáng của chiếu sáng đối với thị giác Ngoài độ rọi, hiệu quả của chiếu sáng cònphụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng, sự lựa chọn hợp lý các chao chóp đèn, sự

bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kỹ thuật và kinh tế, mỹ thuật.Thiết kế chiếu sáng phảiđảm bảo các yêu cầu sau:

- Không bị lóa

- Không có bóng tối

- Phải có độ rọi đồng đều

- Phải tạo được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày

Trang 9

Vì phụ tải chiếu sáng có tính chất phân bố tương đối đều và tỉ lệ với diện tích nên tatính phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa theo suất phụ tải chiếu sáng của phânxưởng.

Vì dùng đèn sợi đốt nên hệ số công suất của nhóm chiếu sáng cosφ = 1

1.1.2 Phụ tải tính toán nhóm thông thoáng và làm mát của phân xưởng.

Trong xưởng sửa chữa cơ khí cần phải có hệ thống thông thoáng, làm mát nhằm giảm

nhiệt độ

trong phân xưởng do trong quá trình sản xuất các thiết bị động lực, chiếu sáng

và nhiệt độ cơ thể người tỏa ra làm tăng nhiệt độ phòng Nếu không được trang bị hệthống thông thoáng và làm mát sẽ gây ảnh hưởng đến năng suất lao động, sản phẩm,trang thiết bị,ảnh hưởng đến sức khỏe công nhân làm việc trong nhà máy phân xưởng.Lưu lượng gió tươi cần cấp vào xưởng là:

Q = n.V (m3/h)

Trong đó:

n- tỉ số đổi không khí (1/h), với phân xưởng cơ khí ta lấy n = 6 (1/h)

V- thể tích phân xưởng (m3), V = a.b.h

Với a,b,h (m) là chiều rộng,chiều dài,chiều cao phân xưởng

Vậy Q = n.a.b.h = 6.24.36.5 = 25920(m3/h)

Ta chọn quạt DLHCV40-PG4S F có lượng gió q= 4500(m3/h)

Vậy số quạt cần để làm mát phân xưởng là : n=

259204500 =6 quạt

Trang 10

Bảng thông số kĩ thuật của quạt hút:

Thiết bị Công suất.W Lượng gió

6

−+

1.1.3 Xác định phụ tải động lực của các phân xưởng

Phân xưởng sửa chữa cơ khí N0 2 là phân xưởng số 2 trong sơ đồ mặt bằng nhà máy.Phân xưởng có diện tích là 864m2, trong phân xưởng có 33 thiết bị.Mỗi thiết bị có côngsuất khác nhau: thiết bị có công suất lớn nhất là lò điện kiểu buồng (55 kW), thiết bị cócông suất nhỏ nhất là thùng tôi (1,1kW) Dựa vào các nguyên tắc chia nhóm ở trên, đồngthời dựa vào vị trí, công suất của các thiết bị trong phân xưởng bố trí trên sơ đồ mặt bặngphân xưởng, ta có thể chia các thiết bị trong phân xưởng cơ khí sửa chữa thành 5 nhóm

- Nhóm 1: gồm các thiết bị có số hiệu trên sơ đồ là: 1;2;3;4;5;6;7

- Nhóm 3: gồm các thiết bị có số hiệu trên sơ đồ là: 15;16;17;18;19

- Nhóm 4: gồm các thiết bị có số hiệu trên sơ đồ là: 20;21;22;25;26

Để xác định phụ tải tính toán cho nhóm phụ tải động lực của phân xưởng, ta sử dụngphương pháp hệ số nhu cầu Nội dung chính của phương pháp này như sau:

• Xác định hệ số sử dụng tổng hợp của nhóm thiết bị theo biểu thức sau :

Trang 11

P ni

: là công suất đặt của từng thiết bị trong nhóm, (kW)

k sdi

: là hệ số sử dụng của từng thiết bị trong nhóm

• Xác định số lượng thiết bị hiệu dụng của mỗi nhóm nhd theo công thức sau:

xác định tỷ số

maxmin

P k P

=

, sau đó so sánh k với kb là hệ số ứng với

k

sdΣ của nhóm Nếu k > kb , lấy nhd = n , với n là số lượng thiết bị thực tế của nhóm

• Xác định hệ số nhu cầu của nhóm theo biểu thức sau :

1 k sd

k nc k sd

n hd

Σ

− Σ

• Cuối cùng phụ tải tính toán của cả nhóm là :

.hom

hom

P n S

Trang 12

N

i c

.hom1

hom1

N

i k

Trang 13

5 Lò điện kiểubuồng 5 0.32 0,92 40 12,8 36,8

6 Lò điện kiểubuồng 6 0,32 0,92 55 17,6 50,6

Trang 14

4567

Trang 15

 Tính toán cho nhóm 1: Số liệu tính toán của nhóm 1 cho trong bảng sau:

STT Tên thiết bị Số hiệu trênsơ đồ Công suất đặt(kW)

5 Lò điện kiểubuồng 5 0.32 0,92 40 12,8 36,8

Trang 16

P dmi sdi k i

1

7 21

P dmi i

P dmi sdi k i

Trang 17

7

os1

os

71

=0,915Công suất toàn phần nhóm I:

114,54

os 0,915

P dlI S

1.1.4 Tính toán phụ tải động lực cho các phân xưởng khác.

Các phân xưởng khác tính toán tương tự như phân xưởng I Ta có bảng kết quả sau:

Trang 18

osos

dli tbi i

tbdl

dli i

P c c

=0,846;

Công suất toàn phần:

196, 07

P tt dl S

Trang 19

Xét thêm tổn thất trong mạng điện (10%) và khả năng phát triển phụ tải trong 10 năm

(10%) ta sẽ có số liệu tính toán cho phân xưởng là:

tbpx ttpx ttpx ttpx

1.2 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO CÁC PHÂN XƯỞNG KHÁC.

1.3.1 Phụ tải tính toán phân xưởng 1 (phân xưởng thiết bị cắt)

Trang 20

( )

180276,923

os 0,65

P dl

b.Công suất tính toán chiếu sáng của phân xưởng thiết bị điện là:

Ta dùng đèn sợi đốt có cosφ=1, nên Qcs=0, p0=0,015(kW/m2)

1 1

 Tính toán cho các phân xưởng khác.

Các phân xưởng khác tính tương tự như phân xưởng 1, ta có bảng tổng kết sau:

Trang 21

Bảng số liệu tính toán của các phân xưởng còn lại trong nhà máy sửa chữa thiết bị.

Pdl,kW

Trang 22

1.3 TÍNH CHO TOÀN XÍ NGHIỆP.

Phụ tải tính toán tác dụng toàn nhà máy:

11 1

os

tti tbi i

tbxn

tti i

P c c

tbxn

P S

1.3.1 Xây dựng biểu đồ phụ tải của toàn xí nghiệp

- Biểu đồ phụ tải là 1 hình tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâm củaphụ tải điện; có diện tích tỷ lệ tương ứng với công suất tính toán của phụ tải

đó theo 1 tỷ lệ xích nào đó Biểu đồ phụ tải cho phép người thiết kế hìnhdung ra được sự phân bố phụ tải trong khu vực cần thiết kế từ đó vạch ranhững phương án thiết kế thích hợp và kinh tế

- Biểu đồ phụ tải toàn nhà máy là 1 vòng tròn có diện tích bằng phụ tải tínhtoán của phân xưởng đã chọn theo tỷ lệ đã chọn:

Trang 23

Trong đó: ri là bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải phân xưởng i (mm)

Si là công suất tính toán của phụ tải phân xưởng tương ứng (kVA)

m là tỷ lệ xích (kVA/mm2) Chọn m=3

- Mỗi phân xưởng có 1 biểu đồ phụ tải, tâm vòng tròn biểu đồ phụ tải trùngtâm phụ tải phân xưởng Các trạm biến áp được đặt gần sát tâm phụ tải Mỗibiểu đồ phụ tải trên vòng tròn được chia làm 2 phần hình quạt tương ứng vớiphụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng, thông thoáng làm mát

- Góc chiếu sáng , làm mát tính như sau:

Trang 24

Ta có bảng tổng kết sau:

Kết quả tính toán cho các phân xưởng được ghi trong bảng sau:

TT Tên phânxưởng Ptt

(kW)

Stt(kVA)

Pcs(kW)

xGi(mm)

yGi(mm)

Rpxi(mm)

289,6575

17,02

2 Phân xưởngcơ khí 252,61 295,45 12,96 68,5 47,5 5,6 18,47

3 Phân xưởngdụng cụ 142,46 203,5143 12,96 18 18 4,65 32,75

4 sửa chữa điệnPhân xưởng 55,755 69,2867 6,255 103 19 2,71 40,39

5 Phân xưởnglàm khuôn 36,64 50,7761 2,64 36,5 44,5 2,32 25,94

Trang 25

Ta có biểu đồ phụ tải toàn nhà máy như sau:

Trang 26

CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA MẠNG ĐIỆN NHÀ MÁY

*****************

2.1 Chọn cấp điện áp phân phối

Trước khi vạch ra các phương án cụ thể , phải lựa chọn cấp điện áp cho đường dâytruyền tải hợp lý Biểu thức kinh nghiệm để lựa chọn cấp điện áp như sau:

(0,1 0, 015 )

op

Trong đó: P là công suất tính toán của nhà máy (kW)

L là khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy (km)

Thay số vào ta có:

31022,376(0,1 0,015 230,62.10 ) 10, 469

op

Trạm biến áp trung gian ta chọn cấp điện áp cung cấp cho nhà máy là : 10(kV)

Việc lựa chọn các sơ đồ cung cấp ảnh hưởng rất lớn đến vấn đề kinh tế- kỹ thuật củaHTĐ Một sơ đồ cung cấp điện được gọi là hợp lý thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật sau:

- Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật

- Đảm bảo các ch tiêu về kinh tế

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện

- Thuận tiện và linh hoạt trong vận hành

- An toàn cho người vận hành và thiết bị

- Dễ dàng phát triển để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng cảu phụ tải

2.2 Xác định vị trí đặt của TBA (hoặc trạm phân phối trung tâm- TPPTT)

2.2.1 Vị trí đặt trạm biến áp trung tâm

Vị trí đặt trạm biến áp phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Vị trí của trạm càng gần tâm phụ tải càng tốt

- Vị trí của trạm phải đảm bảo đủ chỗ và thuận tiện cho các tuyến dây đưa điện đếntrạm cũng như các phát tuyến từ trạm đi ra,đồng thời phải đáp ứng được cho sựphát triển trong tương lai

- Vị trí của trạm được lựa chọn sao cho tổng tổn thất trên các đường dây nhỏ nhất

- Vị trí của trạm phải phù hợp với quy hoạch của xí nghiệp và các vùng lân cận

Trang 27

Tọa độ trạm biến áp trung tâm :

∑

=

∑

Trong đó: Si là công suất của phân xưởng thứ i (kVA)

Xi và Yi là tọa độ của tâm phụ tải phân xưởng thứ i

Phân xưởng Tọa độ X Tọa độ Y Si, kVA Si.X Si.Y

Vậy vị trí tốt nhất để đặt trạm biến áp trung tâm là: O(82,2;75,65)

Trạm phân phối trung tâm

Vì xí nghiệp có tỉ lệ phụ tải loại I & II là rất cao (78%) nên để cấp điện cho nhà máy,

ta xây dựng đường dây trên không mạch kép sử dụng dây AC, hạ ngầm ở hàng rào nhàmáy Mạng điện cao áp trong nhà máy là mạng cáp ngầm đi từ điểm hạ ngầm tới gianphân phối trung áp trong nhà và tới các trạm biến áp phân xưởng

Trạm phân phối trung tâm gồm hai máy biến áp làm việc song song:

1439,966

719,983

ttNM dmB

S

Ta chọn máy biến áp tiêu chuẩn là máy biến áp ba pha hai cuộn dây có công suấtđịnh mức Sđm = 750 kVA của Nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh sản xuất tại ViệtNam ( không cần hiệu chỉnh nhiệt độ)

Trang 28

Kiểm tra lại dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố với giảthiết các phụ tải trong nhà máy có 78% phụ tải loại I&II:

0, 78

( 1) 1, 40,78.1439,966

2.2.2 Vị trí đặt trạm biến áp phân xưởng

Các nhà máy thường sử dụng các loại máy biến áp phân xưởng:

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

- Trạm lồng cũng được sử dụng để cung cấp điện cho một phần hoặc toàn bộ mộtphân xưởng vì có chi phí đầu tư thấp, vận hành, bảo quản thuận lợi song về mặt an toànkhi có sự cố trong trạm hoặc phân xưởng không cao

- Các trạm biến áp dùng chung cho nhiều phân xưởng nên đặt gần tâm phụ tải, nhờvậy có thể đưa điện áp cao tới gần hộ tiêu thụ điện và rút ngắn khá nhiều chiều dài mạngphân phối cao áp của xí nghiệp cũng như mạng hạ áp phân xưởng, giảm chi phí kim loạilàm dây dẫn và giảm tổn thất Cũng vì vậy nên dùng trạm độc lập, tuy nhiên vốn đầu tưxây dựng trạm sẽ bị gia tăng

- Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể có thể lựa chọn một trong các loại trạm biến áp đãnêu ở trên.Để đảm bảo an toàn cho người cũng như các thiết bị,mỹ quan công nghiệp ởđây sử dụng loại trạm biến áp xây,đặt gần tâm phụ tải,gần các trục giao thông trong nội

bộ nhà máy.Mặt khác cần tính đến khả năng phát triển và mở rộng sản xuất

Trong nhà máy tùy theo nhiệm vụ mà công suất của các phân xưởng có thể chênhlệch nhau khá nhiều,căn cứ vào công suất của các phân xưởng và vị trí của nó trong nhàmáy ta có thể bố trí 7 trạm biến áp phân xưởng như sau:

- Trạm biến áp B1 cấp điện cho phân xưởng số 1

Trạm biến áp B3 cấp điện cho phân xưởng số 6,9

Trang 29

- Trạm biến áp B4 cấp điện cho phân xưởng số 8,10.

- Trạm biến áp B5 cấp điện cho phân xưởng số 5 và 11

- Trạm biến áp B7 cấp điện cho phân xưởng số 7 và 4

Trong đó các trạm B1,B2,B3,B5,B6,B7 cấp điện cho các phân xưởng chính xếp loại I

và II nên cần đặt 2 máy biến áp.Trạm B4 thuộc loại III chỉ cần đặt 1 máy biến áp.Cácmáy biến áp dùng máy do Việt Nam sản xuất nên không phải hiệu chỉnh theo nhiệtđộ

Trạm biến áp phân xưởng có thể đặt ở những vị trí sau:

+ Trạm đặt trong phân xưởng: giảm được tổn thất , chi phí xây dựng, tăng tuổi thọthiết bị, nhưng khó khăn trong vấn đề chống cháy nổ

+ Trạm đặt ngoài phân xưởng: tổn thất cao và chi phí xây dựng lớn, dễ dàng chốngcháy nổ

+ Trạm đặt kề phân xưởng: tổn thất và chi phí xây dựng không cao, đề phòng cháy

nổ dễ dàng

Từ những nhận xét trên, ta thấy xây dựng trạm biến áp phân xưởng ở kề bên phânxưởng là hợp lý nhất

Ta tiến hành xác định tọa độ đặt các các trạm biến áp phân xưởng như sau:

 Trạm biến áp B3: cấp điện cho phân xưởng 6 và 9

Vị trí tọa độ của tâm phụ tải trạm biến áp B3 là:

Căn cứ vào vị trí nhà xưởng , ta đặt TBA B3 tai vị trí có tọa độ M3 (93,21;91,776)

 Tiến hành tính toán tương tự, ta xác định được vị trí các TBA phân xưởngthích hợp trong phạm vi nhà máy Ta có bảng tọa độ các TBA phân xưởng:Phân

Trang 30

2.3.1 Trạm biến áp nhà máy( trạm biến áp trung gian)

Do các trạm biến áp đặt tại các phân xưởng đều quan trọng với nhà máy nên tạimỗi trạm sẽ đặt 2 máy biến áp làm việc song song

• Trạm B1:cấp điện cho phân xưởng số 1

Trang 31

Theo bài ra thì khoảng cách từ nguồn điện đến trung tâm nhà máy là L = 230,62 m

và nhà máy nằm ở hướng Tây Dây dẫn được chọn là dây nhôm lõi thép, lộ kép và được

đi trên không.Loại dây dẫn này dẫn điện rất tốt, lại đảm bảo được độ bền cơ học cao nênđược sử dụng rất rộng rãi trong thực tế

Với TM= 5320h và dùng loại dây AC cho toàn mạng nên tra bảng có jkt=1,0 (A/mm2) Dòng điện chạy trên dây dẫn được xác định theo biểu thức:

Do độ bền cơ học , tiết diện tối thiểu của đường dây cao áp là 35 mm2 ,

Vậy ta chọn dây dẫn tiêu chuẩn AC-50 nối từ nguồn vào trạm biến áp, códòng điện cho phép là Icp = 220 (A) và ro = 0,65 (Ω/km) xo = 0,392 (Ω/km)

-Kiểm tra điều kiện khi có sự cố trên đường dây(điều kiện phát nóng):Khi sự cố đứt 1

lộ dây thì dòng điện lớn nhất chạy trên lộ dây còn lại là:

I scmax = 2.Ibt = 2.41,57= 83,14(A)

+ Đối với dây AC-50

→

Iscmax =83,12(A)< 0,88.Icp =0,88.220=193,6 (A) nên dây dẫn được chọn thỏamãn

-Kiểm tra điều kiện về tổn thất điện áp:

Điện trở và điện kháng trên dây dẫn:

3 0

N D AC

r L R

x L X

Trang 32

2.5 Lựa chọn sơ đồ nối điện từ trạm biến áp nhà máy đến các phân xưởng

Để đảm bảo độ an toàn và mỹ quan trong xí nghiệp,tại tường rào xí nghiệp ta tiến hành

hạ ngầm,sử dụng cáp đồng chôn ngâm chống thấm dọc có băng thép bảo vệ để cấp tớitrạm phân phối trung tâm.Trạm phân phối trung tâm là loại trạm trong nhà sử dụng các tủhợp bộ cấp điện áp 10 kV từ đó cấp tới các tủ phân phối được đặt trong gian phân phốicủa trạm ,từ đó cấp điện áp tới các trạm biến áp phân xưởng.Ta có thể so sánh 3 phương

án sau:

a) Phương án 1: Từ trạm biến áp trung tâm kéo dây trực tiếp đến các trạm biến áp

phân xưởng theo đường thẳng.Phương án này có tổng chiều dài hình học nhỏ nhấtnhưng không thuận tiện cho việc thi công,vận hành và phát triển mạng điện nênkhông có tính khả thi.Vì vậy ta loại bỏ phương án này

Trang 33

b) Phương án 2: Ta cũng kéo dây trực tiếp từ trạm biến áp trung tâm đến các trạm

biến áp phân xưởng nhưng theo đường bẻ góc,các đường cáp sẽ được xây dựngdọc theo các mép đường và nhà xưởng.Như vậy sẽ thuận tiện cho việc xâydựng,vận hành và phát triển mạng điện.Tuy nhiên chiều dài của các tuyến dây sẽdài hơn so với phương án 1:

c) Phương án 3: Các trạm biến áp xa trạm PPTT được lấy điện liên thông qua các

trạm ở gần trạm PPTT.Trong đồ àn này các trạm B5,B6 sẽ được cung cấp điện từ

1 đường trục Trạm B4 lấy điện qua trạm B3

Trạm biến áp phân xưởng còn lại B1,B2,B7 được lấy điện trực tiếp từ trạm biến áptrung tâm nhưng tuyến đi dây bẻ góc dọc theo đường trục Ưu điểm của phương

án này là giảm được số lượng tuyến dây và tổng chiều dài dây dẫn

Nhưng nhược điểm là tiết diện dây dẫn của trục chính sẽ lớn hơn do chịu tải lớn hơn

Trang 34

Như vậy ta có ta tiến hành so sánh hai phương án 2 và 3 để tìm phương án tối ưu nhất và tính toán tiếp.

Sơ bộ xác định tiết diện dây dẫn

Khi chọn phương án có thể lựa chọn tiết diện dây dẫn theo phương pháp đơn giảnnhất theo dòng điện đốt nóng cho phép,nhưng sau khi đã xác định được phương án tối ưuthì tiết diện dây dẫn phải được kiểm tra lại theo điều kiện về tổn thất điện áp cho phép

Dự định sẽ đặt cáp trong các rãnh,xây dựng ngầm dưới đất do vậy có thể sơ bộchọn giá trị điện trở kháng xo = 0,07 (Ω/km)

Cáp cao áp được chọn theo chỉ tiêu mật độ kinh tế của dòng điện jkt, ta sử dụng cáplõi đồng với Tmax = 5320 h,tra bảng ứng với Tmax như trên có jkt = 2,7 (A/mm2)

Chiều dài đường dây từ trạm biến áp trung tâm đến các trạm biến áp phân xưởng theođường bẻ góc được xác định:

Trang 35

- Tiết diện dây dẫn cần thiết của cáp là:

axkt

I m F

J kt

=

(mm2)

Dựa vào tiết diện Fkt ta sẽ tính được tiết diện tiêu chuẩn gần nhất Chọn được cáp

cụ thể có r0 , x0 (Ω/km) và dòng điện làm việc cho phép Icp (A)

Với L0-i là chiều dài từ trạm PPTT tới trạm biến áp phân xưởng.

Kiểm tra về điều kiện sự cố 1 mạch (trường hợp mạch cáp đôi)

k1 - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ lấy k1 =0,88

k2 - hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong một hào cáp

các rãnh đặt 2 cáp có khoảng cách giữa các sợi cáp là 300 (mm) có

0

2

tt pxi

oi i đm

Trang 36

Với 4 2 ( 4)2

max

(0,124 T .10 ) 8760 0,124 5320.10 8760 3769,74

Chi phí cho tổn thất điện năng : C0-i = ∆A0-i c∆ [đ]

Hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn đầu tư: atc =

.( 1) ( 1) 1

h h

T T

i i i

(1 ) 0,14.1,14

0,145(1 ) 1 1,14 1

h h

Hệ số khấu hao của đường dây kkh( tra bảng )

Do đó hệ số tiêu chuẩn sử dụng vốn và khấu hao là :

Chi phí quy đổi: Z0-i = p.V0-1 + C0-i [đ]

Từ kết quả của bảng ta có chi phí qui dẫn tổng của phương án ZPA1

Ta đi so sánh các phương án:

A Phương án 2:

a.Chọn cáp cao áp từ trạm biến áp trung tâm đến trạm biến áp phân xưởng

• Trạm biến áp B1: Cấp điện cho phân xưởng 1

- Chiều dài đường dây từ trạm biến áp trung tâm đến các phân xưởng theo đường bẻgóc được xác định:

Trang 37

- Dòng điện chạy trên dây dẫn:

* Kiểm tra điều điện phát nóng:

Khi có sự cố trên 1 lộ dây thì dòng điện sự cố chạy trên đoạn còn lại là:

Isc = 2.Imax = 2.8,36= 16,72 (A) < 0,88.0,93.Icp =0,88.0,93.110=90,024(A)

Vậy dây cáp được chọn đạt yêu cầu: ro = 1,15 (Ω/km) ,xo = 0,17 (Ω/km)

* Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp:

U

cp U

dm

∆

(thỏa mãn) Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây:

( )

2 289,65752

6 .1,15.26,626.10 0,013

Trang 38

Tra bảng phụ lục giá cáp 10kV,lõi đồng, mắc trong hào cáp ta được suất vốn đầu tưtrên 1km đường cáp là : V0 = 138,6.106 (đ/km).

Vốn đầu tư của đường dây cáp là:

Trang 39

Bảng tính cho phương án 2

Trang 40

Bảng tổng kết chi phí quy đổi của phương án 2

B Phương án 3:

Tính toán tương tự như phương án 2, chỉ khác là các đoạn cáp từ gian phân phối trung tâm (PPTT) tới từng trạm biến áp phân xưởng B4,B5 ở phương án 2 sẽ được thay bằng cáp từ gian PPTA tới B3 và tới B4; từ trạm PPTT tới B6 và tới B5

Imax(A)

Fktm

m2

Isc(A)

Ftcm

m2

Ic pA

0,93.Icp(A)

r0Ω/

km

x0Ω/

km