Đồ án cung cấp điện phân xưởng CK SC n1

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 70%. Hao tổn điện áp cho phép trong mạng điện hạ áp Ucp = 3,5%. Hệ số công suất cần nâng lên là cos = 0,90. Hệ số chiết khấu i = 12%; Công suất ngắn mạch tại điểm đấu điện Sk, MVA; Thời gian tồn tại của dòng ngắn mạch tk=2,5. Giá thành tổn thất điện năng c=1500 đkWh; suất thiệt hại do mất điện gth=8000 đkWh. Đơn giá tụ bù là 110.103 đkVAr, chi phí vận hành tụ bằng 2% vốn đầu tư, suất tổn thất trong tụ ∆Pb=0,0025 kWkVAr. Giá điện trung bình g=1250 đkWh. Điện áp lưới phân phối là 22 kV .

Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải LỜI NÓI ĐẦU ******** Hiện nay, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân nâng cao nhanh chóng Nhu cầu điện lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ sinh hoạt không ngừng tăng cao Một lực lượng đông đảo cán kĩ thuật ngành điện lực tham gia thiết kế, lắp đặt công trình cấp điện Sự phát triển ngành điện thúc đẩy kinh tế nước ta phát triển Bên cạnh việc xây dựng nhà máy điện việc truyền tải sử dụng điện tiết kiệm, hợp lí, đạt hiệu cao quan trọng Nó góp phần vào phát triển ngành điện làm cho kinh tế nước ta phát triển Trong ngành điện thiết kế hệ thống cung cấp điện nội dung quan trọng xây dựng sở sản xuất, đặc biệt sản xuất công nghiệp Vì sinh viên làm đồ án thiết kế hệ thống cung cấp điện hội để sinh viên làm quen với thực tế Trong phạm vi đồ án trình bày “thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất công nghiệp’’ Đồ án gồm chương : Chương 1: Tính toán phụ tải điện Chương 2: Xác định sơ đồ cấp điện phân xưởng Chương 3: Tính toán ngắn mạch kiểm tra thiết bị, dây cáp chọn Chương 4: Tính toán chế độ mạng điện Chương 5: Tính toán chọn tự bù nâng cao hệ số công suất Đồ án em thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất công nghiệp, với đặc thù loại phân xưởng có nhiều thiết bị yêu cầu cung cấp điện liên tục với chất lượng đảm bảo Đây đồ án có tính thực tiễn cao, nhằm giúp chúng em nâng cao trình độ hiểu biết thực tiễn giúp chúng em làm quen với công việc sau Trong suốt thời gian làm đồ án bảo tận tình thầyTS Phạm Mạnh Hải giúp em hoàn thành đồ án Mặc dù em cố gắng tìm hiểu, học hỏi nhiên thời gian có hạn hạn chế kiến thức nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót Em mong bảo thầy Cuối em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình thầy TS.Phạm Mạnh Hải giảng thầy chương trình học Em xin chân thành cảm ơn thầy giúp đỡ em hoàn thành đồ án Hà Nội, tháng năm 2014 Sinh viên thực Nguyễn Gia Định A Dữ kiện: SV: Nguyễn Gia Định - Lớp : Đ5H1 Trường Đại Học Điện Lực1 Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Thiết kế mạng điện cung cấp cho phân xưởng với số liệu cho bảng số liệu thiết kếcấp điện phân xưởng Tỷ lệ phụ tải điện loại I 70% Hao tổn điện áp cho phép mạng điện hạ áp ∆Ucp = 3.5% Hệ số công suất cần nâng lên cosφ = 0,90.Hệ số chiết khấu i=12%.Công suất ngắn mạch điểm đấu điện Sk = MVA; Thời gian tồn dòng ngắn mạch t k = 2,5 Giá thành tổn thất điện c∆ = 1500 đ/kWh; suất thiệt hại điện gth = 8000 đ/kWh Đơn giá tụ bù 110.103 đ/kVAr,chi phí vận hành tụ 2%vốn đầu tư,suất tổn tụ ∆Pb=0.0025kW/kVA Giá điện trung bình g = 1250 đ/kWh Điện áp lưới phân phối 22kV Thời gian sử dụng công suất cự đại TM = 4500 (h) Chiều cao phân xưởng h = 4,7 (m) Khoảng cách từ nguồn điện đến phân xưởng L = 150 (m) Cho avh=0,1 Các tham số khác lấy phụ lục sổ tay thiết kế cung cấp điện Dự liệu thiết kế cấp điện phân xưởng Số hiệu sơ đồ Tên thiết bị Hệ số ksd cosφ Công suất đặt P, kW theo phương án A 1; Máy mài nhẵn tròn 0,35 0,67 3+12 2; Máy mài nhẵn phẳng 0,32 0,68 1,5+4,5 3; 4; Máy tiện bu lông 0,3 0,65 0,8 + 2,2+4,5 6; Máy phay 0,26 0,56 1,5+2,8 10; 11; 19; 20; 29; 30 Máy khoan 0,27 0,66 0,8+1,2+0,8+0,8+1,2+1,5 12; 13; 14; 15; 16; 24; 25 0,30 0,58 1,5+2,8+3+3+5,5+10+10 Máy tiện bu lông 17 Máy ép 0,41 0,63 13 18; 21 Cần cẩu 0,25 0,67 4,5+13 22; 23 Máy ép nguội 0,47 0,70 30+45 26; 39 Máy mài 0,45 0,63 2,8+4,5 27;31 Lò gió 0,53 0,9 4+4,5 28; 34 Máy ép quay 0,45 0,58 22+30 32; 33 Máy xọc, (đục) 0,4 0,60 4+5,5 35; 36; 37; Máy tiện bu lông 0,32 0,55 2,2+2,8+4,5+5,5 SV: Nguyễn Gia Định - Lớp : Đ5H1 Trường Đại Học Điện Lực2 Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải 38 40; 43 Máy hàn 0,46 0,82 30+28 41; 42; 45 Máy quạt 0,65 0,78 4,5+5,5+7,5 44 Máy cắt tôn 0,27 0,57 2,8 Hình 1.1 Sơ đồ mặt phân xưởng khí – sửa chữa N0 B:NỘI DUNG THUYẾT MINH CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN * SV: Nguyễn Gia Định - Lớp : Đ5H1 Trường Đại Học Điện Lực3 Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải * * 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 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 sản xuất công nghiệp xác định theo phương pháp suất chiếu sáng đơn vị diện tích: Pcs = P0 S = P0 a.b Trong đó: - P0 suất chiếu sáng đơn vị diện tích chiếu sáng, = 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 = 12,96kW 103 SV: Nguyễn Gia Định - Lớp : Đ5H1 Trường Đại Học Điện Lực4 Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Do ta dùng đèn sợi đốt để chiếu sáng nên cosϕ =1 => 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 Dựa vào nguyên tắc phân nhóm vào vị trí, công suất thiết bị bốtrí 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 sản xuất công nghiệp STT Tên thiết bị Số hiệu sơ đồ Hệ số ksd cosϕ Công suất P (kW) NHÓM 1 Máy mài nhẵn tròn 0,35 0,67 Máy mài nhẵn phẳng 0,32 0,68 1.5 Máy mài nhẵn tròn 0,35 0,67 12 Máy mài nhẵn phẳng 0,32 0,68 4.5 Máy ép 17 0,41 0,63 13 Máy khoan 19 0,27 0,66 0.8 Máy khoan 20 0,27 0,66 0.8 Lò gió 27 0,53 0,9 SV: Nguyễn Gia Định - Lớp : Đ5H1 Trường Đại Học Điện Lực5 Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Máy khoan 10 0,27 0,66 Tổng 0.8 40,4 NHÓM Máy tiện bu long 0,3 0,65 0.8 Máy tiện bu long 0,3 0,65 2.2 Máy khoan 11 0,27 0,66 1.2 Máy tiện bu long 12 0,3 0,58 1.5 Cần cẩu 18 0,25 0,67 4.5 Máy ép nguội 22 0,47 0,7 30 Máy ép nguội 23 0,47 0,7 45 Máy tiện bu long 13 0,3 0,58 2.8 Máy tiện bu long 0,3 0,65 4.5 Tổng STT 92.5 Số hiệu sơ đồ Tên thiết bị Hệ số ksd cosϕ Công suất P (kW) NHÓM Máy phay 0,26 0,56 1.5 Máy phay 0,26 0,56 2.8 Máy tiện bu long 14 0,3 0,58 Máy tiện bu long 15 0,3 0,58 Máy tiện bu long 16 0,3 0,58 5.5 Máy tiện bu long 24 0,3 0,58 10 Máy tiện bu long 25 0,3 0,58 10 Máy mài 26 0,45 0,63 2.8 Tổng 38.6 NHÓM Máy ép quay 28 0,45 0,58 22 Máy khoan 29 0,27 0,66 1.2 Máy khoan 30 0,27 0,66 1.5 Máy xọc (đục) 32 0,4 0,6 Máy ép quay 34 0,45 0,58 30 Máy tiện bu long 35 0,32 0,55 2.2 Máy tiện bu lông 36 0,32 0,55 2.8 Máy tiện bu lông 37 0,32 0,55 4.5 Cần Cẩu 21 0,25 0,67 13 SV: Nguyễn Gia Định - Lớp : Đ5H1 Trường Đại Học Điện Lực6 Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Tổng 81.2 NHÓM Máy xọc (đục) 33 0,4 0,6 5.5 Máy tiện bu lông 38 0,32 0,55 5.5 Máy mài 39 0,45 0,63 4.5 Máy hàn 40 0,46 0,82 30 Máy quạt 41 0,65 0,78 4.5 Máy quạt 42 0,65 0,78 5.5 Máy hàn 43 0,46 0,82 28 Máy cắt tôn 44 0,27 0,57 2.8 Máy quạt 45 0,65 0,78 7.5 10 Lò gió 31 0,53 0,9 5.5 Tổng SV: Nguyễn Gia Định - Lớp : Đ5H1 99.3 Trường Đại Học Điện Lực7 Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Hình 1.1 - Phân chia nhóm phụ tải SV: Nguyễn Gia Định - Lớp : Đ5H1 Trường Đại Học Điện Lực8 Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải 2.2: Xác định phụ tải tính toán cho nhóm phụ tải động lực: 2.2.1 : Tính toán cho Nhóm - Xác định hệ số sử dụng tổng hợp phụ tải nhóm theo biểu thức: (Số liệu phụ tải cho bảng 2.1) ∑ Pi k sdi k sdΣ = ∑ Pi Trong : - ksdi hệ số sử dụng thiết bị - Pi công suất đặt thiết bị =>Hệ số sử dụng tổng hợp Nhóm là: k sd ∑ = = 15.268 ≈ 0.38 40.4 n hd = = ∑ Pi k sdi × 0.35 + 1.5 × 0.32 + 12 × 0.35 + 4.5 × 0.32 + 13 × 0.41 + 0.8 × 0.27 + 0.8 × 0.27 + × 0.53 + 0.8 × = ∑ Pi 40.4 Số thiết bị hiệu dụng nhóm 1: (∑ Pi ) 40.42 = ∑ Pi2 32 + 1.52 + 122 + 4.52 + 132 + 0,82 + 0,82 + + 0,82 1643.16 ≈ 4,5 362.42 Tra bảng PL5.Bảng tra trị số Ta có hệ số cực đại nhóm : kM = 1,8 - Phụ tải tính toán nhóm 1: Ptt = k M k sd ∑ ∑ Pi = 1.8 × 38 × 40.4 = 27.5kW - Hệ số công suất trung bình Nhóm là: Cosϕtb = ∑ Pi cos ϕi ∑ Pi × 0.67 + 1.5 × 0.68 + 12 × 0, 67 + 4.5 × 0.68 + 13 × 0.63 + 0.8 × 0.66 + 0.8 × 0.66 + × 0.9 + 0.6 × 0.66 40.4 27.414 = ≈ 0.68 40.4 = 2.2.2 : Xác định phụ tải tính toán cho nhóm lại:  Tính toán tương tự Nhóm :Ta có kết tính toán thể bảng 2.2 Bảng 2.2 Kết xác định phụ tải tính toán cho nhóm phụ tải SV: Nguyễn Gia Định - Lớp : Đ5H1 Trường Đại Học Điện Lực9 Đồ án Cung Cấp Điện ST T Số hiệu sơ đồ Tên thiết bị ksd GVHD: TS Phạm Mạnh Hải cosϕ P (kW) P.ksd P2 P.cosϕ 2.01 1.02 8.04 3.06 8.19 0.528 0.528 3.6 0.528 27.50 ksd∑ nhd 0.38 4.50 0.44 2.87 Ptt (kW) cosϕ t 1.8 27.5 0.68 1.78 71.6 0.69 b NHÓM 1 Máy mài nhẵn tròn Máy mài nhẵn phẳng Máy mài nhẵn tròn Máy mài nhẵn phẳng Máy ép Máy khoan Máy khoan Lò gió Máy khoan 17 19 20 27 10 0.35 0.32 0.35 0.32 0.41 0.27 0.27 0.53 0.27 0.67 0.68 0.67 0.68 0.63 0.66 0.66 0.9 0.66 Tổng 1.5 12 4.5 13 0.8 0.8 0.8 1.05 0.48 4.2 1.44 5.33 0.216 0.216 2.12 0.216 2.25 144 20.25 169 0.64 0.64 16 0.64 40.4 15.268 362.42 NHÓM 2 Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Máy khoan Máy tiện bu lông Cần cẩu Máy ép nguội Máy ép nguội Máy tiện bu lông Máy tiện bu lông Tổng 11 12 18 22 23 13 0.3 0.3 0.27 0.3 0.25 0.47 0.47 0.3 0.3 0.65 0.65 0.66 0.58 0.67 0.7 0.7 0.58 0.65 0.8 2.2 1.2 1.5 4.5 30 45 2.8 4.5 0.24 0.66 0.324 0.45 1.125 14.1 21.15 0.84 1.35 92.5 40.239 0.64 4.84 1.44 2.25 20.25 900 2025 7.84 20.25 2982.5 0.52 1.43 0.792 0.87 3.015 21 31.5 1.624 2.925 63.67 SV: Nguyễn Gia Định - Lớp : Đ5H110Trường Đại Học Điện Lực Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ MẠNG ĐIỆN Tổn thất điện áp đường dây máy biến áp 1.1 Tổn thất điện áp đường dây Tổn thất điện áp đoạn dây tính Chương – Bảng 2.20 – Tính Toán Phương án 1.2 Tổn thất điện áp máy biến áp SMBA (kVA) 2x160 Điện áp (kV) 22/0.4 ∆P0 (kW) 0.5 ∆Pk (kW) 2.95 Uk % I0 % 4.7 Vốn đầu tư MBA (.106đ) 44 Vốn đầu tư TBA (.106đ) 115 • Điện trở MBA: RB = D Pk U dm Sdm = 2,95.222 160 103 » 55, 77 ( W) • Điện kháng MBA: ZB = U k % U dm 4, 222 = 10 = 142,175 ( W) 100 Sdm 100 160 Tổn thất điện áp TBA: DUB = Ppx R B + Q px X B n.U 199, 25.55, 77 + 203,24.142,175 10 2.22 = 0,909 kV = Tổn thất công suất 2.1 Tổn thất công suất đường dây • Tổn thất công suất tác dụng đường dây: DP = P + Q2 r0 L ( kW ) n.U • Tổn thất công suất phản kháng đường dây: P + Q2 DQ = x L ( kVAr ) n.U Trong đó:  n – Số lộ dây  r0 ; x - Điện trở điện kháng đơn vị đường dây  L – Chiều dài đường dây Ta có kết tính toán cho bảng sau: SV: Nguyễn Gia Định Lớp : Đ5H1 67 Trường Đại Học Điện Lực Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Bảng 4.1 – Tổn thất công suất đoạn đường dây STT Đoạn dây P (kW) Q (kVAr) Điện trở r0 x0 (Ω/km) (Ω/km) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 Ng-TBA TBA-TPP TPP-TĐL1 TĐL1-1 TĐL1-2 TĐL1-8 TĐL1-9 TĐL1-17 TĐL1-19 TĐL1-20 TĐL1-27 TĐL1-10 TPP-TĐL2 TĐL2-3 TĐL2-4 TĐL2-11 TĐL2-12 TĐL2-18 TĐL2-22 TĐL2-23 TĐL2-13 TĐL2-5 TPP-TĐL3 TĐL3-6 TĐL3-7 TĐL3-14 TĐL3-15 TĐL3-16 TĐL3-24 TĐL3-25 TĐL3-26 TPP-TĐL4 TĐL4-28 TĐL4-29 TĐL4-30 TĐL4-32 TĐL4-34 TĐL4-35 TĐL4-36 TĐL4-37 199.25 199.25 40.4 1.5 12 4.5 13 0.8 0.8 0.8 92.5 0.8 2.2 1.2 1.5 4.5 30 45 2.8 4.5 38.6 1.5 2.8 3 5.5 10 10 2.8 81.2 22 1.2 1.5 30 2.2 2.8 4.5 203.24 203.24 42.38 3.32 1.62 13.30 4.85 16.02 0.91 0.91 1.94 0.91 97.03 0.94 2.57 1.37 2.11 4.99 30.61 45.91 3.93 5.26 54.21 2.22 4.14 4.21 4.21 7.72 14.05 14.05 3.45 109.68 30.90 1.37 1.71 5.33 42.14 3.34 4.25 6.83 0.524 0.04 0.73 1.83 1.83 1.83 1.83 0.73 1.83 1.83 1.83 1.83 0.19 1.83 1.83 1.83 1.83 1.83 0.52 0.39 1.83 1.83 0.73 1.83 1.83 1.83 1.83 1.83 1.83 1.83 1.83 0.27 0.73 1.83 1.83 1.83 0.52 1.83 1.83 1.83 SV: Nguyễn Gia Định Lớp : Đ5H1 0.16 0.053 0.095 0.109 0.109 0.109 0.109 0.095 0.109 0.109 0.109 0.109 0.080 0.109 0.109 0.109 0.109 0.109 0.09 0.087 0.109 0.109 0.095 0.109 0.109 0.109 0.109 0.109 0.109 0.109 0.109 0.083 0.095 0.109 0.109 0.109 0.09 0.109 0.109 0.109 68 (m) Tổn thất ΔP ΔQ (W) (VAr) 150 27.28 17.82 4.11 4.42 1.16 1.44 3.74 4.44 6.91 7.81 5.10 5.43 10.81 5.34 13.09 2.21 2.96 4.80 2.59 5.14 7.02 15.09 5.28 4.68 4.32 1.16 4.13 5.00 1.32 3.92 14.47 15.00 4.18 6.94 10.11 4.31 5.18 8.07 10.56 144.708 44.186 116.304 154.102 58.676 15.272 0.397 0.024 0.104 0.006 1.798 0.107 0.303 0.018 3.062 0.399 0.031 0.002 0.049 0.003 0.743 0.044 0.036 0.002 24.398 10.273 0.079 0.005 0.295 0.018 0.208 0.012 0.071 0.004 0.643 0.038 12.070 2.089 10.967 2.447 0.577 0.034 1.621 0.097 64.209 8.356 0.182 0.011 0.563 0.034 0.557 0.033 0.150 0.009 1.789 0.107 7.156 0.426 1.886 0.112 0.373 0.022 95.770 29.440 41.451 5.394 0.067 0.004 0.173 0.010 2.164 0.129 15.797 2.734 0.399 0.024 1.007 0.060 3.405 0.203 L Trường Đại Học Điện Lực Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải TĐL4-21 TPP-TĐL5 TĐL5-33 13 99.3 5.5 14.40 82.28 7.33 STT Đoạn dây P (kW) Q (kVAr) 44 45 46 47 48 49 50 51 52 TĐL5-38 TĐL5-39 TĐL5-40 TĐL5-41 TĐL5-42 TĐL5-43 TĐL5-44 TĐL5-45 TĐL5-31 5.5 4.5 30 4.5 5.5 28 2.8 7.5 5.5 8.35 5.55 20.94 3.61 4.41 19.54 4.04 6.02 2.66 41 42 43 1.83 0.27 1.83 0.109 0.083 0.109 Điện trở r0 x0 (Ω/km) (Ω/km) 1.83 1.83 0.73 1.83 1.83 0.73 1.83 1.83 1.83 0.109 0.109 0.095 0.109 0.109 0.095 0.109 0.109 0.109 11.09 18.25 7.57 L (m) 7.68 5.45 1.03 2.77 4.77 4.03 0.88 3.18 8.10 Tổng 20.099 107.829 3.065 1.197 33.147 0.183 Tổn thất ΔP ΔQ (W) (VAr) 3.698 0.220 1.339 0.080 2.646 0.344 0.444 0.026 1.142 0.068 9.030 1.175 0.102 0.006 1.418 0.084 1.457 0.087 766.507 312.907 2.2 Tổn thất công suất MBA Tổn thất công suất máy biến áp tính sau: D PN Stt.px 3, 05 387,352 D PB = n.D P0 + = 2.0, 65 + = 4,961 (kW) n SdmB 2502 Tổn thất điện 3.1 Tổn thất điện đường dây Tổn thất điện đường dây từ nguồn đến phụ tải tính Chương – Bảng 2.20 – Tính Toán Phương án å D A dd = 4773,167 ( kWh ) 3.2 Tổn thất điện máy biến áp D Pk Stt.px D A B = D P.t + 2.D P0 8760 = t + 2.D P0 8760 SdmB = 2,95 284, 622 2886, + 2.0,5.8760 = 22231, 294 (kWh) 1602 Vậy tổn thất điện toàn mạng điện bằng: å D A = å D A dd +D A B = 4741.708 + 22231, 294 = 26973 kWh SV: Nguyễn Gia Định Lớp : Đ5H1 69 Trường Đại Học Điện Lực Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CHỌN TỤ BÙ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT 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  Biện pháp nhân tạo: SV: Nguyễn Gia Định Lớp : Đ5H1 70 Trường Đại Học Điện Lực Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải 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 + 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 + 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  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 + Động không đồng hòa đồng hóa:  Không kinh tế, giá thành đắt  Tổn hao công suất lớn Chỉ dùng trường hợp bất đắc dĩ SV: Nguyễn Gia Định Lớp : Đ5H1 71 Trường Đại Học Điện Lực Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải 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 II ta xác định hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng cosϕpx = 0,7 ,hệ số cosϕ tối thiểu nhà nướcquyđịnh 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 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 Dung lượng bù cần thiết cho phân xưởng xác định theo công thức sau: Qbù = Pttpx ( tgϕ1 - tgϕ2 ) Trong đó: Pttpx - phụ tải tác dụng tính toán phân xưởng (kW)., Pttpx= 199,25 kW ϕ1 - góc ứng với hệ số công suất trung bình trước bù, cosϕ1 = 0,7 ( tính Chương 1) ⇒ tgϕ1 = 1,02 ϕ2 - góc ứng với hệ số công suất bắt buộc sau bù, cosϕ2 = 0,9 ⇒ tgϕ2 =0,484 Với phân xưởng thiết kế ta tìm dung lượng bù tổng cần thiết: SV: Nguyễn Gia Định Lớp : Đ5H1 72 Trường Đại Học Điện Lực Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Qbù = Pttpx ( tgϕ1 - tgϕ2 ) = 199,25 ( 1,02- 0,484 ) = 106,798 kVAr Từ trạm phân phối TĐL phân xưởng mạng hình tia gồm nhánh - Công thức tính dung lượng bù tối ưu cho nhánh mạng hình tia: (Qttpx − Qb Qbi = Qi - Ri ) ∑ R td Trong đó: •Qbi - công suất phản kháng cần bù đặt phụ tải thứ i [kVAr] •Qi - công suất tính toán phản kháng ứng với phụ tải thứ i [kVAr] • Qb ∑ - công suất bù toàn phân xưởng, Qb ∑ = 106,798 kVAr •Qttpx - phụ tải tính toán phản kháng động lực toàn phân xưởng, tính Chương Qttpx = 203,24 kVar •Ri - điện trở nhánh thứ i [mΩ], - Với nhánh từ TPP - TĐL1 – thiết bị −1  1 1 1 1  Rtd = RTPP −TDL1 +  + + + + + + + + ÷  RTDL1−1 RTDL1−2 RTDL1−8 RTDL1−9 RTDL1−17 RTDL1−19 RTDL1−20 RTDL1−27 RTDL1−10  Kết thể bảng sau: Bảng tính điện trở tương đương từ TPP - TĐL1 SV: Nguyễn Gia Định Lớp : Đ5H1 73 Trường Đại Học Điện Lực Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Bảng 5.1: Kết tính toán điện trở Nhóm Đoạn dây TPPTĐL1 TĐL1-1 TĐL1-2 TĐL1-8 TĐL1-9 TĐL1-17 TĐL1-19 TĐL1-20 TĐL1-27 TĐL1-10 L M r0 (Ω/km) R (mΩ) 17.82 0.73 6.504 4.11 4.42 1.16 1.44 3.74 4.44 6.91 7.81 5.1 1.83 1.83 1.83 1.83 0.73 1.83 1.83 1.83 1.83 7.521 8.089 2.123 2.635 2.730 8.125 12.645 14.292 9.333 1/R 0.133 0.124 0.471 0.379 0.366 0.123 0.079 0.070 0.107 Rtđ1 (mΩ) 7,04 - Tính tương tự ta có thông số đường dây điện trở nhánh Bảng tính điện trở tương đương TPP-TĐL2 Bảng 5.2: Kết tính toán điện trở Nhóm Đoạn dây TPPTĐL2 TĐL2-3 TĐL2-4 TĐL2-11 TĐL2-12 TĐL2-18 TĐL2-22 TĐL2-23 TĐL2-13 TĐL2-5 L M r0 (Ω/km) R (mΩ) 5.43 0.19 0.516 10.81 5.34 13.09 2.21 2.96 4.8 2.59 5.14 7.02 1.83 1.83 1.83 1.83 1.83 0.52 0.39 1.83 1.83 19.782 9.772 23.955 4.044 5.417 2.496 1.010 9.406 12.847 SV: Nguyễn Gia Định Lớp : Đ5H1 74 1/R 0.051 0.102 0.042 0.247 0.185 0.401 0.990 0.106 0.078 Rtđ2 (mΩ) 0,97 Trường Đại Học Điện Lực Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Bảng tính điện trở tương đương TPP–TĐL3 Bảng 5.3: Kết tính toán điện trở Nhóm Đoạn dây TPPTĐL3 TĐL3-6 TĐL3-7 TĐL3-14 TĐL3-15 TĐL3-16 TĐL3-24 TĐL3-25 TĐL3-26 L M 15.09 5.28 4.68 4.32 1.16 4.13 1.32 3.92 r0 (Ω/km) 0.73 1.83 1.83 1.83 1.83 1.83 1.83 1.83 1.83 R (mΩ) 1/R Rtđ3 (mΩ) 5.508 9.662 8.564 7.906 2.123 7.558 9.150 2.416 7.174 0.103 0.117 0.126 0.471 0.132 0.109 0.414 0.139 6,128 Bảng tính điện trở tương đương TPP–TĐL4 Bảng 5.4: Kết tính toán điện trở Nhóm Đoạn dây TPPTĐL4 TĐL4-28 TĐL4-29 TĐL4-30 TĐL4-32 TĐL4-34 TĐL4-35 TĐL4-36 TĐL4-37 TĐL4-21 L M 14.47 15 4.18 6.94 10.11 4.31 5.18 8.07 10.56 11.09 r0 (Ω/km) 0.27 0.73 1.83 1.83 1.83 0.52 1.83 1.83 1.83 1.83 SV: Nguyễn Gia Định Lớp : Đ5H1 R (mΩ) 1/R Rtđ4 (mΩ) 1.953 10.950 7.649 12.700 18.501 2.241 9.479 14.768 19.325 20.295 75 0.091 0.131 0.079 0.054 0.446 0.105 0.068 0.052 0.049 2,883 Trường Đại Học Điện Lực Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Bảng tính điện trở tương đương TPP–TĐL5 Bảng 5.5: Kết tính toán điện trở Nhóm Đoạn dây TPPTĐL5 TĐL5-33 TĐL5-38 TĐL5-39 TĐL5-40 TĐL5-41 TĐL5-42 TĐL5-43 TĐL5-44 TĐL5-45 TĐL5-31 r0 (Ω/km) L M 18.25 0.27 1.83 1.83 1.83 0.73 1.83 1.83 0.73 1.83 1.83 1.83 7.57 7.68 5.45 1.03 2.77 4.77 4.03 0.88 3.18 8.1 R (mΩ) 1/R Rtđ5 (mΩ) 2.464 13.853 14.054 9.974 0.752 5.069 8.729 2.942 1.610 5.819 14.823 0.072 0.071 0.100 1.330 0.197 0.115 0.340 0.621 0.172 0.067 2,778 Bảng 5.6: Tính toán điện trở nhánh Nhánh TPP-TĐL1 TPP-TĐL2 TPP-TĐL3 TPP-TĐL4 TPP-TĐL5 Rtđi (mΩ) 7,04 0,97 6,128 2,883 2,778 ∗ Điện trở tương đương toàn mạng hạ áp: −1  1 1  + + + +  ÷ Rtd Rtd Rtd Rtd Rtd   Rtđ = [mΩ] −1 Thay số vào ta có: 1 1   Rtd =  + + + + ÷  7, 04 0,97 6,128 2,883 2, 778  = 0,49 (mΩ) Q bù = 106,798 kVar Rtđ1 Rtđ5 Rtđ2 Rtđ3 Rtđ4 TÐL1 Q1 = 42,38 kVar TÐL2 TÐL3 TÐL4 TÐL5 Q4 = 109,685 Q5 = 97,968 Q2 = 97,03 Q3 = 54,212 kVar kVar kVar kVar SV: Nguyễn Gia Định Lớp : Đ5H1 76 Trường Đại Học Điện Lực Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải * Xác định dung lượng bù tối ưu cho nhánh TPP-TĐL1 Qb1 = Q1 − - (Qttpx − Qb Rtd ) ∑ R = 42,38 − 203, 24 − 106,798 0, 49 td 7, 04 = 35,667(kVar) Tính toán tương tự cho nhánh lại ta có kết Bảng 5.7: Kết tính toán dung lượng bù cho nhánh Nhánh Pnh(kW) Qnh (kVar) Rnhi (mΩ) Qbi (kVar) Qs.bù (kVar) TPP-TĐL1 TPP-TĐL2 TPP-TĐL3 TPP-TĐL4 TPP-TĐL5 40.4 42.38 7.04 35.67 6.71 92.5 97.03 0.97 48.31 48.72 38.6 54.214 6.128 46.50 7.712 81.2 109.685 2.883 93.29 16.391 99.3 82.283 2.778 65.27 17.011 Đánh giá hiệu bù công suất phản kháng 2.1 Tính toán cho Nhóm • Công suất biểu kiến Nhóm sau bù là: SN.1 = PN.1 + jQN.1sb = 40,4 + j6,71 (kVA) • Tổn thất điện đoạn TPP – TĐL1 là: ∆ATPP-TĐL1 40, 42 + 6, 712 17,82 0, 73 .2886, 2.10 −6 0,38 = ≈218,04 (kWh) • Tổn thất điện trước bù là: ∆ATPP-TĐL1.trước = 445,66(kWh) • Lượng điện tiết kiệm bù công suất phản kháng là: δAN1 = 445,66– 218,04 = 227,62 (kWh) • Số tiền tiết kiệm giảm tổn thất điện đường dây bằng: dC N1 = 227, 62.1500 = 341430 ( đ ) • Tổn thất điện tụ bù: D A tb.N1 = Q bu.N1.D Pb t = 35,67.0, 0025.2886, = 257,38 kWh • Vốn đầu tư tụ bù nhóm 1: Vtb.N1 = v Q b.N1 =35,67.110.10 =3,9237.10 ( đ ) ( Đơn giá tụ bù 110.103 đ/kVAr) Chi phí vận hành tụ 2% vốn đầu tư Vậy:  Chi phí quy đổi: SV: Nguyễn Gia Định Lớp : Đ5H1 77 Trường Đại Học Điện Lực Đồ án Cung Cấp Điện Zb.N1 = ( GVHD: TS Phạm Mạnh Hải 1 + a vh ).Vtb.N1 +D A tb.N1.cD = ( + 0, 02).3,9237.106 + 257,38.1500 Ttc =958006,5 ( đ ) 2.2 Tính toán cho nhóm khác Tính toán tương tự nhóm I, ta có kết cho nhóm lại thể bảng sau SV: Nguyễn Gia Định Lớp : Đ5H1 78 Trường Đại Học Điện Lực Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Bảng 5.8: Kết đánh giá hiệu bù nhóm Nhánh Ptt (kW) Qbi (kVar ) Qtt.saubù (kVAR) L (m) r0 (Ω/km ) ∆Atrước (kWh) ∆Asaubù (kWh) δA (kWh) TPP - TĐL1 TPP - TĐL2 TPP - TĐL3 TPP - TĐL4 TPP - TĐL5 40.4 92.5 38.6 81.2 100.3 35.67 48.31 45.5 93.29 65.27 6.71 48.72 7.712 16.391 17.001 17.82 5.43 15.09 14.47 18.25 0.73 0.19 0.73 0.27 0.27 445.659 185.307 487.681 727.397 818.988 218.042 112.693 170.575 267.928 509.635 1278.87 227.617 72.614 317.106 459.469 309.353 1386.15 Tổng 2665.032 SV: Nguyễn Gia Định Lớp : Đ5H1 79 δC (.10 đ/năm ) Vtụ (.106đ) ΔA tb.Ni (kWh) Zbù (.106đ) 0.341 0.109 0.476 0.689 0.464 3.924 5.314 5.005 10.262 7.180 0.955 1.293 1.218 2.498 1.747 2.079 31.684 257.377 348.581 328.305 673.134 470.956 2078.35 Trường Đại Học Điện Lực 7.712 Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải 2.3 Tính toán cho đoạn TBA – TPP P = 199,25 (kW) ,cosϕ = 0,9 ⇒ tgϕ≈ 0,484 ⇒ Qtt.px.mới = Ptt.px.tgϕ = 199,25.0,484 ≈ 96,44 (kVAR)  Công suất biểu kiến phân xưởng sau bù là: Stt.px = 199,25+j 96,44 (kVA)  Tổn thất điện đoạn TBA - TPP sau bù là: 199, 252 + 96, 442 27, 28 0, 04 .2886, 2.10 −6 0,38 = ∆ATBA-TPP ≈ 534,37 (kWh)  Lượng điện tiết kiệm bù công suất phản kháng là: δATBA-TPP = 883,356- 534,37 = 348,986 (kWh)  Số tiền tiết kiệm năm là: δCTBA-TPP = δATBA-TPP.c∆= 348,986.1500 = 523479 (đ/năm) 2.4 Tính toán cho đoạn Nguồn – TBA (bỏ qua tổn thất công suất MBA)  Tổn thất điện đoạn Nguồn – TBA sau bù là: ∆ANguồn-TBA 199, 252 + 96, 44 150 0,524 .2886, 2.10−6 22 = ≈ 11,48 (kWh)  Tổn thất điện trước bù là: ∆ANguồn-TBA.trước = 18,98 (kWh)  Lượng điện tiết kiệm bù công suất phản kháng là: δANguồn-TBA = 18,98– 11,48 = 7,5 (kWh)  Số tiền tiết kiệm năm là: δCNguồn-TBA = δANguồn-TBA.c∆= 7,5.1500 = 11250 (đ/năm) => Tổng số tiền tiết kiệm đặt tụ bù hàng năm là: TK = ∑δC – ∑Zbù = (11250 + 523479+ 2.079.106 ) – 7.712.106 ≈ - 5,1.106 (đ) < => Việc đặt tụ bù, để bù công suất phản kháng không thực hiệu Không cần đặt tụ bù SV: Nguyễn Gia Định Lớp : Đ5H1 80 Trường Đại Học Điện Lực Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Tài liệu tham khảo Giáo trình cung cấp điện thầy giáo Phạm Anh Tuân Bài tập cung cấp điện TS Trần Quang Khánh Giáo trình cung cấp điện Nguyễn Xuân Phú- Nguyễn Công Hiền- Nguyễn Bội khuê Quy phạm trang bị điện 2006 Sổ tay cung cấp điện Thông tư 07-bộ công thương - hướng dẫn thực mua, bán công suất phản kháng Thông số cáp XLPE tra theo catalogue nhà sản xuất Tanage cable industries.Sdn.Bhd Giá cáp XLPE tra theo bảng báo giá XLPE công ty CP thương mại xây dựng điện ánh sáng- đơn giá 01/07/2012 Giá thiết bị chống dòng rò RCCB tra theo bảng báo giá của công ty TNHH phân phối phát triển thương mại VCN- Đơn giá năm 2012 10 Giá máy biến áp THIBIDI tra theo bảng báo giá công ty cổ phần thiết bị điện việt nam đơn giá áp dụng từ ngày 1/1/2013 11 Giá aptomat tra theo bảng giá siemens SV: Nguyễn Gia Định Lớp : Đ5H1 81 Trường Đại Học Điện Lực .. .Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Thiết kế mạng điện cung cấp cho phân xưởng với số liệu cho bảng số liệu thiết k cấp điện phân xưởng Tỷ lệ phụ tải điện loại I 70% Hao tổn điện. .. CHỌN TỦ PHÂN PHỐI, TỦ ĐỘNG LỰC Xác định sơ đồ 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... Đại Học Điện Lực Đồ án Cung Cấp Điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải không đảm bảo độ tin cậy CCĐ, dễ gây cố thấy số phân xưởng loại cũ Hình 2.4: Sơ đồ phân nhánh đường dây Kiểu sơ đồ phân nhánh đường