Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Cung Cấp Điện Cho Khu Công Nghiệp

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CƠNG NGHIỆP LỜI NĨI ĐẦU CHƯƠNG I I VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ VAI TRỊ KINH TẾ II ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ PHỤ TẢI III ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CỦA NHÀ MÁY VÀ KHU CÔNG NGHIỆP TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN 2.1.1 Khái niệm phụ tải tính tốn 2.1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn 2.2 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CỦA NHÀ MÁY LIÊN HỢP DỆT 13 2.2.1 Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng sửa chữa khí 13 2.2.2 Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng khác toàn nhà máy 19 2.2.3 Xác định phụ tải tính tốn tồn nhà máy 23 2.2.4 Biểu đồ phụ tải phân xưởng nhà máy 23 2.3 XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CỦA KHU CÔNG NGHIỆP 25 2.3.1 Xác định phụ tải tính tốn tồn khu cơng nghiệp 25 2.3.2 Biểu đồ phụ tải khu công nghiệp 26 CHƯƠNG III THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO KHU CÔNG NGHIỆP 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MẠNG CAO ÁP CỦA KHU CÔNG NGHIỆP 27 3.2 CHỌN CẤP ĐIỆN ÁP VẬN HÀNH CỦA KHU CÔNG NGHIỆP 27 3.3 ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN .28 3.1 Xác định tâm phụ tải khu công nghiệp 28 3.2 Đề xuất phương án sơ đồ cung cấp điện 29 3.4 SƠ BỘ LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN 31 3.4.1 Chọn công suất trạm biến áp trung tâm khu công nghiệp 31 3.4.2 Chọn tiết diện dây dẫn 32 3.4.3 Chọn máy cắt 40 3.5 TÍNH TỐN KINH TẾ KỸ THUẬT ĐỂ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 44 2.5.1 Phương án dây 45 2.5.2 Phương án dây 49 3.6 THIẾT KẾ CHI TIẾT CHO PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN 53 2.6.1 Chọn dây dẫn 110kV từ hệ thống khu công nghiệp 53 2.6.2 Tính ngắn mạch cho mạng cao áp 53 2.6.3 Chọn kiểm thiết bị điện cho mang cao áp khu công nghiệp 57 2.6.4 Kiểm tra thiết bị điện phía hạ áp MBATT chọn sơ 58 Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Hệ thống điện1 – Khóa 47 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP 2.6.5 Sơ đồ nguyên lý mạng cao áp khu công nghiệp 60 CHƯƠNG IV THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO NHÀ MÁY LIÊN HỢP DỆT 4.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 61 4.2 CÁC PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY 61 4.2.1 Phương án trạm biến áp phân xưởng 61 4.2.2 Chọn máy biến áp phân xưởng 62 4.2.3 Xác định vị trí trạm biến áp phân xưởng 63 4.3.PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO CÁC TBAPX 64 4.3.1.Các phương án cung cấp điện cho trạm biến áp phân xưởng 64 4.3.2 Xác định vị trí đặt trạm biến áp trung gian , trạm phân phối trung tâm nhà máy: 66 4.3.3 Lựa chọn phương án nối dây mạng cao áp 67 4.4 TÍNH TỐN KINH TẾ - KỸ THUẬT CHO CÁC PHƯƠNG ÁN 70 4.4.1 Phương án 70 4.4.2.Phương án 77 4.4.3.Phương án 79 4.4.4.Phương án 83 4.5 THIẾT KẾ CHI TIẾT MẠNG CAO ÁP CỦA NHÀ MÁY: 87 4.5.1.Chọn dây dẫn từ trạm biến áp trung gian trạm phân phối trung tâm 87 4.5.2 Chọn cáp cao áp hạ áp nhà máy 87 4.5.3 Tính tốn ngắn mạch để lựa chọn thiết bị điện 87 4.5.4.Lựa chọn kiểm tra thiết bị điện 91 4.6.THUYẾT MINH VÀ VẬN HÀNH SƠ ĐỒ 100 4.6.1 Khi vận hành bình thường 100 4.6.2 Khi bị cố 100 4.6.3 Khi cần sửa chữa định kỳ 100 CHƯƠNGV THIẾT KẾ MẠNG HẠ ÁP PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 5.1 ĐÁNH GIÁ VỀ PHỤ TẢI CỦA PHÂN XƯỞNG SỦA CHỮA CƠ KHÍ 101 5.2.LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIÊN CHO PHÂN XƯỞNG : 101 5.2.1 Lựa chọn sơ đồ cung cấp điên cho phân xưởng: 101 5.2.2 Chọn vị trí tủ động lực phân phối: 104 5.2.3 Sơ đồ dây mặt phương thức lắp đặt đường cáp: 104 5.3 LỰA CHỌN TỦ PHÂN PHỐI VÀ TỦ ĐỘNG LỰC 104 5.3.1 Nguyên tắc chung: 104 5.3.2 Chọn tủ phân phối 104 5.3.3 Chọn tủ động lực dây dẫn từ tủ động lực tới thiết bị 106 5.4.TÍNH NGẮN MẠCH PHÍA HẠ ÁP CỦA PXSCCK ĐỂ KIỂM TRA CÁP VÀ ATM 109 5.4.1.Các thông số sơ đồ thay : 110 Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Hệ thống điện1 – Khóa 47 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CƠNG NGHIỆP 5.4.2.Tính tốn ngắn mạch kiểm tra thiết bị chọn : 111 CHƯƠNG VI THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 6.1 MỤC ĐÍCH VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA CHIẾU SÁNG: 115 6.2 HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG 115 6.2.1 Các hình thức chiếu sáng: 115 6.2.2 Chọn hệ thống chiếu sáng 115 6.2.3.Chọn loại đèn chiếu sáng 115 6.2.4 Chọn độ rọi cho phận 116 6.3 TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG : 116 6.4 THIÉT KẾ MẠNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG 118 CHƯƠNG VII TÍNH TỐN BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT CỦA NHÀ MÁY 7.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 122 7.2 CHỌN THIẾT BỊ BÙ 123 7.3 XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN BỐ DUNG LƯỢNG BÙ 123 7.3.1.Xác định dung lượng bù 123 7.3.2 Phân bố dung lượng bù cho trạm biến áp phân xưởng 123 CHƯƠNG VIII THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP B3 8.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA TRẠM 130 8.1.1 Chọn máy biến áp B3 132 8.1.2 Chọn thiết bị phía cao áp : 132 8.1.3 Chọn thiết bị hạ áp 132Error! Bookmark not defined 8.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP PHÂN XƯỞNG 135 8.2.1 Hệ số nối đất trạm biến áp phân xưởng B3 135 8.2.2 Tính tốn hệ thống nối đất: 135 8.3 KẾT CẤU TRẠM VÀ SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CÁC THIẾT BỊ TRONG TRẠM 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO .139 Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Hệ thống điện1 – Khóa 47 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CƠNG NGHIỆP LỜI NĨI ĐẦU Nước ta giai đoạn phát triển nhanh chóng Do yêu cầu phát triển đất nước điện phát triển để theo kịp nhu cầu điện Để đưa điện tới phụ tải cần xây dựng hệ thống cung cấp điện cho phụ tải Lĩnh vực cung cấp điện lĩnh vực có nhiều việc phải làm Để đáp ứng nhu cầu ngày tăng sản xuất, truyền tải điện nói chung thiết kế cung cấp điện nói riêng, trường ĐH Bách Khoa Hà Nội đào tạo đội ngũ đông đảo kỹ sư hệ thống điện Trong nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp, em phân công phần thiết kế cung cấp điện Được hướng dẫn, giảng dạy nhiệt tình thầy, giáo môn đặc biệt thầy Bạch Quốc Khánh , em hoàn thành nhiệm vụ giao Mặc dù cố gắng kiến thức kinh nghiệm hạn chế nên đồ án em cịn nhiều sai sót, em mong bảo thầy, cô Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Bạch Quốc Khánh thầy cô giáo khác môn Hệ Thống Điện Hà Nội , ngày 10 tháng năm 2007 Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Hệ thống điện1 – Khóa 47 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHU CƠNG NGHIỆP I.VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ VAI TRỊ KINH TẾ: Khu công nghiệp xây dựng địa bàn tỉnh Đồng Nai, diện tích rộng lớn gồm có nhà máy khu dân cư Các nhà máy nhà máy công nghiệp nhẹ dân dụng, có cơng suất vừa nhỏ, có tầm quan trọng lớn kinh tế quốc dân Do ta xếp nhà máy khu dân cư vào hộ loại một, cần cung cấp điện liên tục an toàn II ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ PHỤ TẢI Phụ tải điện khu cơng nghiệp cấp điện từ nguồn hệ thống có khoảng cách 15 km qua đường dây không nhôm lõi thép với cấp điện áp 35 kV 110 kV Dung lượng ngắn mạch phía hạ áp trạm biến áp khu vực 400 MVA Thời gian xây dựng cơng trình 1năm, suất triết khấu 12%/năm, thời gian vận hành cơng trình 30 năm Bảng 1.1 – Phụ tải khu công nghiệp STT Tên phân xưởng Nhà máy chế tạo ùng ô tô xe máy Nhà máy chế biến gỗ Nhà máy đường Nhà máy chế biến nông sản Nhà máy dệt Khu dân cư Công suất đặt (kW) 10000 Tmax (h) 5500 7000 4000 Theo tính toán 5000 3500 5000 5000 5000 3000 Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Hệ thống điện1 – Khóa 47 4000 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP Bảng 1.2 – Phụ tải nhà máy liên hợp dệt STT Tên phân xưởng Công suất đặt( kW) PX kéo sợi 1400 Loại hộ tiêu thụ I PX dệt vải 2500 I PX nhuộm in hoa 1200 I PX giặt đóng gói 600 I PX sửa chữa khí Theo tính tốn III PX mộc 150 III Trạm bơm 100 III Khu nhà văn phòng 150 III Kho vật liệu trung tâm 50 III 10 Chiếu sáng phân xưởng Theo diện tích Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Hệ thống điện1 – Khóa 47 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP III.ĐẶC ĐIỂM CƠNG NGHỆ Khu cơng nghiệp bao gồm khu liên hợp, xây dựng gần với khu dân cư để tạo điều kiện thuận lợi cho sản xuất sinh hoạt vừa tiết kiệm vốn đầu tư xây dựng mạng điện cho khu công nghiệp Đây nhũng ngành công nghiệp nhẹ nhà máy hoạt động độc lập Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Hệ thống điện1 – Khóa 47 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN CỦA KHU CƠNG NGHIỆP 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN Khái niệm phụ tải tính tốn Phụ tải tính tốn số liệu dùng để thiết kế hệ thống cung cấp điện Phụ tải tính tốn phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế ( biến đổi ) mặt hiệu ứng nhiệt lớn Nói cách khác, phụ tải tính tốn làm nóng vật dẫn lên tới nhiệt độ nhiệt độ lớn phụ tải thực tế gây Như chọn thiết bị điện theo phụ tải tính tốn đảm bảo an tồn mặt phát nóng cho thiết bị trạng thái vận hành 1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn Hiện có nhiều nghiên cứu phương pháp xác định phụ tải tính tốn, phương pháp dùng chủ yếu là: a Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất đặt hệ số nhu cầu : Một cách gần lấy Pđ = Pđm n Ptt = K nc ∑ Pdi i=1 Q tt = Ptt * tgϕ S tt = Ptt2 + Q 2tt = Ptt Cosϕ Khi n Ptt = K nc * ∑ Pdmi i=1 Trong : - Pđi, Pđmi : công suất đặt công suất định mức thiết bị thứ i ( kW) - Ptt, Qtt, Stt : công suất tác dụng, phản kháng tồn phần tính tốn nhóm thiết bị ( kW, kVAR, kVA ) - n : số thiết bị nhóm - Knc : hệ số nhu cầu nhóm hộ tiêu thụ đặc trưng tra sổ tay tra cứu Phương pháp có ưu điểm đơn giản, thuận tiện Nhược điểm phương pháp xác Bởi hệ số nhu cầu tra sổ tay số liệu cố định cho trước, không phụ thuộc vào chế độ vận hành số thiết bị nhóm Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Hệ thống điện1 – Khóa 47 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CƠNG NGHIỆP b Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất : Cơng thức tính : Ptt = po * F Trong : - po : suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất ( W/m2 ) Giá trị po đươc tra sổ tay - F : diện tích sản xuất ( m2 ) Phương pháp cho kết gần có phụ tải phân bố đồng diện tích sản xuất, nên dùng giai đoạn thiết kế sơ bộ, thiết kế chiếu sáng c Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao điện cho đơn vị thành phẩm : Cơng thức tính tốn : Ptt = M.W0 Tmax Trong : M : Số đơn vị sản phẩm sản xuất năm Wo : Suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm ( kWh ) Tmax : Thời gian sử dụng công suất lớn ( ) Phương pháp dùng để tính tốn cho thiết bị điện có đồ thị phụ tải biến đổi : quạt gió, máy nén khí, bình điện phân… Khi phụ tải tính tốn gần phụ tải trung bình kết tính tốn tương đối xác d Phương pháp xác định phụ tải tính tốn theo cơng suất trung bình hệ số cực đại Cơng thức tính : n Ptt = K max K sd ∑ P dmi i=1 Trong : n : Số thiết bị điện nhóm Pđmi : Cơng suất định mức thiết bị thứ i nhóm Kmax : Hệ số cực đại tra sổ tay theo quan hệ Kmax = f ( nhq, Ksd ) nhq : số thiết bị sử dụng điện có hiệu số thiết bị giả thiết có cơng suất chế độ làm việc, chúng địi hỏi phụ tải phụ tải tính tốn nhóm phụ tải thực tế.( Gồm có thiết bị có cơng suất chế độ làm việc khác ) Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Hệ thống điện1 – Khóa 47 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP Cơng thức để tính nhq sau : ⎛ n ⎞ P ⎜ ∑ dmi ⎟ ⎠ n hq = ⎝n i=1 P ∑ dmi i=1 ( ) Trong : Pđm : cơng suất định mức thiết bị thứ i n : số thiết bị có nhóm Khi n lớn việc xác định nhq theo phương pháp phức tạp xác định nhq cách gần theo cách sau : + Khi thoả mãn điều kiện : m= Pdm max ≤3 Pdm Ksd ≥ 0,4 lấy nhq = n Trong Pđm min, Pđm max công suất định mức bé lớn thiết bị nhóm + Khi m > Ksd ≥ 0,2 nhq xác định theo công thức sau : ⎛ n ⎞ ⎜ 2∑ P dmi ⎟ ⎠ n hq = ⎝ i=1 Pdmmax + Khi m > Ksd < 0,2 nhq xác định theo trình tự sau : Tính n1 - số thiết bị có cơng suất ≥ 0,5Pđm max Tính P1- tổng cơng suất n1 thiết bị kể : n1 Pl = ∑ P dmi i=1 Tính n* = n1 n ; P* = P1 P P : tổng công suất thiết bị nhóm : n P = ∑ P dmi i=1 Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Hệ thống điện1 – Khóa 47 11 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP Căn vào số liệu chương IV ta có kết tính điện trở trạm biến áp cáp sau Kết tính điện trở trạm biến áp cáp: TRẠM BIẾN ÁP Sdm, kVA ΔPN, kW B1 1000 10 B2 1600 16 B3 560 5.47 B4 560 5.47 B5 250 3.2 RB ,Ω 6.125 3.828 10.684 10.684 62.720 CÁP PPTT - B2 PPTT - B3 B2 - B1 B3 - B4 PPTT - B5 RC ,Ω 0.012 0.014 0.016 0.012 0.089 Tính điện trở tương đương mạng: R25 = RB1+ RC B2-B1 = 6,125+0,016 = 6,141 Ω R26 = RB2 = 3,828 Ω R37 = RB3 = 10,684 Ω R38 = RB4 + RC B3-B4 = 10,684 + 0,012 = 10,696 Ω ⎛ ⎞ -1 + R2 = ⎜ ⎟ = 2,358 Ω ⎝ 6,141 3,828 ⎠ R21= R2 + RCPPTT-B2 =2,358+0,012= 2,37 Ω -1 -1 ⎛ 1 ⎞ ⎞ ⎛ + + R3 = ⎜ ⎟ =⎜ ⎟ = 5,345Ω ⎝ 10,684 10,696 ⎠ ⎝ R 37 R 38 ⎠ R31 = R3 + RCPPTT-B3 = 5,345 + 0,014= 5,359 Ω R4 = RB5 + RC PPTT-B5 = 62,72 + 0,089 = 62,809 Ω -1 -1 ⎛ 1 ⎞ ⎛ 1 ⎞ + + + + R1 = ⎜ ⎟ =⎜ ⎟ = 1,6 Ω ⎝ R 21 R 31 R ⎠ ⎝ 2,37 5,359 62,809 ⎠ Xác định dung lượng bù tối ưu cho nhánh: Đối vói mạng hình tia 1: TPPTT R31 R4 R21 QBU2 Q bu2 = Q - QBU3 QBU4 (Q - Q bu dat ).R (4652,09 - 2524,3).1,6 =3280,36=1843,88kVAr R2 2,37 Tương tự: Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Lớp Hệ Thống Điện 1-Khóa 47 - 125 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP Qbù3 = 593,63 kVAr Qbù4 = 88,62kVAr Đối với mạng hình tia 2: QBU2 R26 R25 QBU5 Q bu5 = Q - QBU6 (Q - Q bu dat ).R (3280,36 - 1843,88).2,358 =1239,95=688,37kVAr R 25 6,141 Tương tự:` Qbù6 = 1155,56 kVAr Đối với mạng hình tia 3: QBU3 R38 R37 QBU7 Qbu7 = Q7 - QBU8 (Q3 - Qbu dat ).R3 (1228,91 - 593,957).5,345 =630=312,18kVAr R37 10,684 Tương tự: Qbù8 = 281,45 kVAr Ta chọn tụ bù cosφ Liên Xô chế tạo.( PL6.1-TL1) Kết phân bố dung lượng bù chọn tụ bù cho nhánh ghi bảng: Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Lớp Hệ Thống Điện 1-Khóa 47 - 126 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP Bảng- Kết chọn tụ bù dung lượng bù nhà máy TRẠM ĐIỂM BIẾN ÁP BÙ B1 B2 B3 B4 B5 LOẠI TỤ KC2-6,3-75-2Y3 KC2-6,3-75-2Y3 KC2-6,3-75-2Y3 KC2-6,3-75-2Y3 KC2-0,38-50-3Y3 S Ố QBÙ, PHA kVAr 3 3 SỐ BỘ Tổng QBÙ, kVAr 10 16 750 1200 375 300 100 75 75 75 75 50 QBÙ yêu cầu, kVAr 688,37 1155,56 312,18 281,45 88,62 Hình 6.2 Sơ đồ lắp ráp tụ bù cosφ cho trạm máy biến ỏp Tủ áptômát tổng Tủ bù Tủ PP cos cho c¸c PX Sơ đồ lắp ráp tụ bù cosφ cho trm mỏy bin ỏp Tủ áptômát tổng Tủ PP cho PX Tủ bù cos Tủ áptômát tổng Tủ bù cos Tủ áptômát Tủ PP tổng cho PX Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Lớp Hệ Thống Điện 1-Khóa 47 - 127 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP * Cosφ nhà máy sau đặt tụ bù: -Tổng công suất tụ bù : Qtb=2725 kVAr -Lượng công suất phản kháng truyền lưới nhà máy: Q = Qttnm – Qtb= 3950,05 -2725 = 1225,05 kVAr Hệ số công suất nhà máy sau bù: tgφ = Q 1225, 05 = = 0.294 Pttnm 4158, 71 tgφ = 0,294 → cosφ = 0,96 Kết luận : Sau đặt tụ bù cho lưới điện hạ áp nhà máy hệ số công suất cosφ nhà máy đạt tiêu chuẩn Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Lớp Hệ Thống Điện 1-Khóa 47 - 128 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT K CUNG CP IN CHO KHU CễNG NGHIP Sơ đồ nguyên lý mạng cao áp nhà máy F400 F400 35 kV F400 F400 F400 4ME16 F400 F400 F400 4MS36 PBC 35 LE (3 x5 XPLE(3x50) XPLE(3x50) XP PBC 35 0) XPLE(3x50) XPLE(3x50) 3DC 3DC 3GD1 608-5D 3DC 3DC 3GD1 604-5B 3GD1 603-5B 3GD1 601-5B 3GD1 606-5B B2 B3 B1 M40 q b5 q b6 q b6 PX1 M12 M12 M25 q b5 PX2 q b7 PX8 B5 B4 q b7 PX3 q b8 M08 q b8 PX4 Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Lớp Hệ Thống Điện 1-Khóa 47 q b4 PX5 - 129 - PX9 PX6 PX7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP CHƯƠNG VIII THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP B3 Trạm biến áp phần tử quan trọng hệ thống cung cấp điện Trạm biến áp thiết kế phải đảm bảo an toàn cung cấp điện, an toàn tiện lợi cho người vận hành, sửa chữa, mặt khác phải vào mặt đất đai, mơi trường xung quanh, kinh phí xây dựng mỹ quan, để lựa chọn kiểu TBA thích hợp cho cơng trình đối tượng khách hàng Nhà máy liên hợp dệt có số lượng máy biến áp phân xưởng nhà máy trạm biến áp, trạm biến áp có cơng suất Stm ≥ 250 kVA, ngồi cịn có trạm phân phối trung tâm Trạm biến áp thiết kế trạm B3, trạm có đặt máy biến áp, công suất máy SđmB3 = 560 kVA – 35kV/0,4kV Với trạm có máy biến áp ta bố trí phịng Nếu đặt chung MBA phịng tiết kiệm tường xây nguy hiểm máy sảy cháy nổ Đặt máy phòng tốn mức độ an toàn cao 8.1 Sơ đồ nguyên lý lựa chọn phần tử trạm Trạm biến áp phân xưởng B3 cung cấp điện cho phân xưởng nhuộm in hoa (3) Do yêu cầu chung nhà máy tính chất phụ tải (loại I) nên TBA B3 cần cung cấp điện liên tục Phía cao áp nhận điện từ trạm PPTT hai đường dây cáp 35kV qua dao cách ly cầu chì cao áp vào máy biến áp 560kVA-35/0,4kV Phía hạ áp dùng tủ tự tạo gồm: + Tủ đặt áptômát phân đoạn + tủ đặt áptômát tổng + tủ đặt áptômát nhánh Để kiểm tra thường xuyên máy biến áp có đặt đồng hồ Ampe kế kèm theo biến dòng điện , đồng hồ đo Volt, khố chuyển mạch đo điện áp pha-dây, cơng tơ hữu công vô công pha Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Lớp Hệ Thống Điện 1-Khóa 47 - 130 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CƠNG NGHIỆP s¬ đồ nguyên lý trạm biến áp b3 2XLPE(3x50)mm2 3DC 3DC 3GD1 604-5B 3GD1 604-5B B3 2x560kVA 35kV/0,4kV XLPE(3x50)mm XLPE(3x50)mm 3PVC (1x300)mm A A 3PVC (1x300)mm A A BI:3250/5a kWh kVArh A BI M12 V A kVArh M12 kWh M12 - 1250A V CC CC M10-800A M10 Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Lớp Hệ Thống Điện 1-Khóa 47 - 131 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP 8.1.1 Chọn máy biến áp B3 - Phân xưởng nhuộm in hoa có cơng suất tính tốn Stt = 1066,87 (KVA) - Trạm đặt máy biến áp có Sđm = 560 kVA – 35/0,4kV cơng ty thiết bị điện Đông Anh chế tạo - Bảng thông số kỹ thuật MBA: SđmB3, kVA Uđm, kV ΔP0,kW ΔPN,kW UN% I0% 560 35/0,4 1,06 5,47 1,5 8.1.2 Chọn thiết bị phía cao áp : a Chọn cáp cao áp Cáp từ trạm PPTT đến trạm biến áp phân xưởng – B3 chọn loại cáp 35kV cách điện XPLE, đai thép, vỏ PVC Nhật chế tạo có thiết diện 50mm2 – XPLE ( 3x50)mm2 (được chọn kiểm tra chương IV) b Chọn dao cách ly cầu chì cao áp Trạm đặt MBA máy dùng dao cách ly loại 3DC cầu chì cáo áp loại 3GD1 – 604 – 5B hãng Siemen sản xuất (được chọn kiểm tra chương IV) c Chọn sứ đỡ cao áp Sứ đỡ phần cao áp gồm sứ đỡ phần nhà dùng đỡ dao cách ly, cầu chì cao áp buồng cao -2 l a - Điều kiệnchọn sứ: Fcp = 0,6.Fph ≥ Ftt = 1,76.10 i xkN1 Trong đó: Fcp- lực tác động cho phép lên sứ (kg) Fph- lực phá hoại quy định sứ (kg) Ftt - lực tính tốn dịng điện tác động lên sứ l- khoảng cách sứ đỡ pha, l = 80 cm a- khoảng cách pha, a = 30 cm Theo tính tốn chương III, trạm biến áp B3 có ixkN1 = 11,386 kA -2 Ftt = 1,76.10 80 (11,386) =6,04 kG 30 Tra bảng TL – phụ lục chọn sứ 0F-35-375Y3 có Fph = 375 kG 8.1.3 Chọn thiết bị hạ áp a Chọn dẫn Trạm dùng hệ thống góp đặt vỏ tủ tự tạo có số liệu tính tốn Ilvmax = 1191,16A chạy qua góp Chọn góp đồng có kích thước (100 x 10)mm2, tiết diện 1000 mm2 với Icp = 4650 A * Kiểm tra ổn định động: - Lấy khoảng cách pha là: a = 30 cm - Lấy chiều dài nhịp sứ là: l = 80 cm Theo tính tốn chương III, trạm biến áp B3 có ixkN2 = 75,01 kA - Tính lực tác dụng lên nhịp dẫn là: l 80 Ftt =1,76.10-2 .i2xkN2=1,76.10-2 .75,012 = 264,07 kG 30 a - Mô men uốn tác dụng lên nhịp dẫn : F l M = tt = 264,07.80 = 2112,56 kG.cm 10 10 Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Lớp Hệ Thống Điện 1-Khóa 47 - 132 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP - Ứng suất tính tốn vật liệu dẫn : M σ tt = WX Trong : WX mô men chống uốn tiết diện dẫn với trục thẳng góc với phương uốn đặt dẫn nằm ngang 1 WX = h b= 122 1=24 cm3 6 2112,56 => σ tt = = 88,02 kG/cm2 24 Vì ứng suất cho phép đồng là: δcpcu=1400kG/cm2 > δtt = 88,02 kG/cm2 Như dẫn thoả mãn điều kiện ổn định động * Kiểm tra ổn định nhiệt: Thanh dẫn có Icp = 4650A > 1000A không cần kiểm tra ổn định nhiệt b Chọn sứ đỡ Sứ đỡ phần hạ áp gồm sứ đỡ máy biến dòng dây dẫn, dây cáp phần hạ ngắn mạch phía hạ có Theo tính tốn chương IV, trạm biến áp B3 có ixkN2 = 75,01 kA l 80 Ftt =1,76.10-2 .i2xkN2=1,76.10-2 .75,012 = 264,07 kG a 30 Tra bảng TL [5] – phụ lục chọn sứ 0Φ-1-750BYT3 có Fph = 750 kG c Chọn Aptomat (Các ATM chọn chương IV) - Chọn Aptomat tổng phân đoạn: M12 - Aptomat nhánh loại:M10 - Bảng thông số kỹ thuật: Loại Udm,V Idm, A ICN,kA M12 690 1250 40 M10 690 1000 40 - Kiểm tra lại điều kiện cắt dòng ngắn mạch: Icắt.đm.A ≥ IN2 Dòng ngắn mạch 0,4kV I”N2 = 29,47 kA (được tính toán chương IV) → ICN =40 kA > I”N2 = 29,47 kA Vậy Aptomat chọn thoã mãn d Chọn cáp hạ áp tổng - Chọn theo điều kiện phát nóng Khc Icp ≥ Itt + Nhiệt độ mơi trường đặt cáp +250C, số tuyến cáp đặt hầm cáp nhánh MBA với khoảng cách sợi cáp 300mm→ Khc = 0,86 + Dòng phụ tải tính tốn cáp : k S 1,4.560 IlvmaxB7 = qtSC dmBA = = 377,2A n 3.U dmH 3.0,4 Ta chọn cáp đồng lõi cách điện PVC LENS chế tạo có F = 300mm2, Icp = 565A ⇒ 0,86.565 = 485,9A > 377,2 A - Bảng thông số kỹ thuật cáp Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Lớp Hệ Thống Điện 1-Khóa 47 - 133 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – F, mm2 1x300 THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP d, mm M R0, Ω/km Icp, A vỏ Trong nhà kg/km 200C max 20,1 27,5 31 2957 0,0601 565 lõi - Cáp bảo vệ Aptomat tổng M12 có Iđm.A = 1250A Ta có điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ: I kd.nh ≤ 1,5 I'cp + Ikđ.nh : dòng khởi động phận cắt mạch nhiệt + Ikđ.nh ≥ Iđm.A : để an toàn lấy Ikđ.nh = 1,25 IđmA Ikđ.nh = 1,25.1250 = 1562,5 (A) I kd nh 1562,5 = = 0,75 < 1,5 I cp' 3.565 Vậy cáp chọn thoả mãn e Chọn thiết bị đo đếm Các đồng hồ đồ đo, đếm chọn theo cấp xác: k S 1,4.560 - Chọn đồng hồ Ampe(A): Ilvmax = qtSC dmBA = = 1191,16 A 3.U dmH 3.0,4 + Thang đo: (0÷3250) A + Cấp xác: 0,5 - Chọn công tơ hữu công(kWh) vô công(kVAr) công tơ pha có cấp xác sau: kWh(1,5) – kVAr(2) - Chọn vơn kế(V): + Thang đo: (0÷400) V + Cấp xác: 1,5 - Chọn khóa chuyển mạch: thường có vị trí có vị trí pha, vị trí dây vị trí cắt CN AN AC RN AN OPP RC - Chọn cầu chì bảo vệ vơn kế: có dịng định mức IdmCC = 5A f Chọn máy biến dòng + Chọn theo điều kiện : - Điện áp định mức : Uđm.BI ≥ 0,4kV - Dòng sơ cấp định mức : k S 1,4.560 Iđm.BI ≥ Ilvmax = qtSC dmBA = = 1131,61 A 3.U dmH 3.0,4 + Chọn máy biến dịng loại có Iđm.BI =1500A/5A - Các đồng hồ biến dòng điện đặt tủ hạ áp nên khoảng cách dây nối Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Lớp Hệ Thống Điện 1-Khóa 47 - 134 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP ngắn điện trở đồng không đáng kể phụ tải tính tốn mạch thứ cấp máy biến dịng ảnh hưởng khơng nhiều đến sự làm việc bình thường cấp xác u cầu khơng cần kiểm tra điều kiện phụ tải thứ cấp g Chọn kích thước tủ phân phối hạ áp Tủ phân phối chọn có kích thước sau: - Kích thước thân tủ: 1600x600x800 theo chiều cao – sâu – rộng - Kích thước đế tủ: 100x600x800 8.2 Thiết kế hệ thống nối đất cho trạm biến áp phân xưởng B3 8.2.1 Hệ số nối đất trạm biến áp phân xưởng B3 - Nối đất làm việc phía trung tính hạ áp máy biến áp nhằm mục đích sử dụng điện áp dây (Ud) sử dụng điện áp pha (Uf) - Nối đất an toàn : Đó hệ thống nối đất bao gồm cọc dây đẫn tiếp đất, đảm bảo điện áp bước (Ub) điện áp tiếp xúc (Utx) nhỏ, không gây nguy hiểm cho người tiếp xúc với thiết bị điện Theo quy phạm trang bị điện, điện trở hệ thống nối đất Rđ [ 4Ω (đối với máy biến áp > 1000 kVA) mạng hạ áp có dây trung tính máy biến áp an tồn cho người vận hành sử dụng - Nối đất chống sét: Để bảo vệ thiết bị trạm tránh sóng điện áp truyền từ đường dây vào Phải đặt chống sét van 35 kV đầu đường cáp 35 kV (đầu nối vào đường dây 35 kV), cột chống sét van phải nối đất 8.2.2 Tính toán hệ thống nối đất: - Máy biến áp B3 có cấp điện áp U = 35/0,4 kV Ở cấp hạ áp có dịng lớn điện trở nối đất trạm yêu cầu không vượt Ω - Theo số liệu địa chất ta lấy điện trở xuất đất khu vực xây dựng trạm biến áp phân xưởng B3 : ρ = 0,4 104 Ω.cm - Xác định điện trở nối đất cọc R1c = ,366 4t + ⎤ ⎡ 21 + log ρ K max ⎢lg (Ω ) l 4t − ⎥⎦ ⎣ d Trong : ρ- điện trở xuất đất Ω/cm Kmax =1,5 hệ số mùa cọc d- đường kính ngồi cọc, m l- chiều dài cọc, m t- độ chơn sâu cọc, tính từ mặt đất tới điểm cọc (cm) Đối với thép góc có bề rộng cạnh b, đường kính ngồi đẳng trị tính :d = 0,95b Ta dùng thép góc L60 x 60 x dài 2,5m để làm cọc thẳng đứng thiết bị nối đất, đặt cách 2,5m chôn sâu 0,7m Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Lớp Hệ Thống Điện 1-Khóa 47 - 135 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP - Với tham số cọc trên, cơng thức tính gần sau: R1c = 0,00298 ρmax = 0,00298 Kmax ρ (Ω) R1c = 0,00298 1,5 0,4 104 = 17,88 (Ω) - Xác định sơ số cọc n= R1c K sdc Ryc Trong đó: Ksdc - hệ số sử dụng cọc, tra bảng PL 6.6 TL[1] lấy sơ Ksdc = 0,58 (với tỷ số a/l = 1) Ryc- điện trở nối đất yêu cầu, Ryc = Ω 17,88 Ta có : n = = 7,71 (cọc) 0,58.4 Ta lấy tròn số n = cọc - Xác định điện trở nối nằm ngang 0,366 2l Rt = ρ max t lg (Ω ) l bt Trong : ρmaxt - điện trở suất đất độ sâu chôn nằm ngang Ω/cm (lấy độ sâu = 0,8m) lấy kmaxt = ρmaxt = ρđ = 0,4 104 = 1,2.104 (Ω/cm) l- chiều dài (chu vi) mạch vòng tạo nên nối ,cm - Trạm biến áp thiết kế có kích thước : + Chiều dài: a = 11,1 m + Chiều rộng: b = 3,1 m Khi thiết kế nối đất cho trạm ta chôn hệ thống nối đất cách tường 0,45 m phía ta có: Mạch vịng nối đất chơn xung quanh trạm thiết kế có chu vi: 2.(12+4) = 32 m ⇒ l = 3200 cm b- bề rộng nối b = cm t- chiều chôn sâu nối t = 80 cm 0,366.1,2.104 2.(3200) Ta có: R t = lg = 6,6 Ω 3200 4.80 - Điện trở nối thực tế cần phải xét đến hệ số sử dụng Ksdt theo số cọc chôn thẳng đứng, tra bảng PL 6.6 TL1 ta tìm Ksdt = 0,36 với n = 8: Sinh viên thực hiện: Phan Tuấn Nghĩa / Lớp Hệ Thống Điện 1-Khóa 47 - 136 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP - Vậy điện trở thực tế là: R 6,6 RN = t = = 18,33 Ω K sd t 0,36 - Ta tính điện trở nối đất cần thiết toàn số cọc là: R R 4.18,33 R c = nd N = = 5,12 Ω R N - R nd 18,33 - - Số cọc cần phải đóng là: R1c 17,88 n= = = 6,02 K sd R c 0,58.5,12 Lấy tròn n = cọc tra bảng PL 6.6 TL1 ta tìm hệ số sử dụng cọc ngang là: Ksdc = 0,62; Ksdt = 0,4 - Từ công thức xác định điện trở khuếch tán thiết bị nối đất gồm hệ thống cọc nối nằm ngang R c R t 5,12.6,6 R nd = = = 3,53 Ω