Đồ án cung cấp điện đại học điện lực nguyễn phúc huy

1.2 Phụ tải tính toàn cho toàn xí nghiệp 1.2.1 Hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng 1.2.2 Phụ tải tính toán của toàn xí nghiệp 10%, ta sẽ có số liệu tính toán phụ tải toàn phân xưở

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

  

-ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN

Giảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN PHÚC HUY Sinh viên thực hiện: Nông Thị Khánh Ly

Lớp: D9H3

Năm học: 2017-2018 *****

LỜI MỞ ĐẦU

Như chúng ta đã biết, cho đến nay thì nền kinh tế nước ta đã đạt được nhiều thành tựu to lớn về phát triển kinh tế xã hội tạo tiền đề cơ bản để bước vào thời kì mới, thời kì công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước mà ở đó ngành điện luôn đóng vai trò chủ đạo Cũng chính vì vai trò vô cùng quan trọng của ngành điện, mà những người kỹ sư hệ thóng điện phải có được những vốn kiến thức vững chắc về ngành để tạo nên những hệ thống chất lượng, thỏa mãn các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật khi đưa vào vận hành thực

tế Các chỉ tiêu đặt ra khi tiến hành khảo sát thiết kế cung cấp điện là:

- Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật

- Độ tin cậy cung cấp điện cao

- Vốn đầu tư thấp nhất

Các yêu cầu trên luôn mang tính chất đối lập nhau, vì vậy câu hỏi luôn được đặt ra là làm thế nào để được một hệ thống tối ưu Câu hỏi sẽ có trong môn học cung cấp điện Với vốn kiến thức nhỏ bé của mình cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo bộ môn, cho đến nay em đã nghiên cứu và thiết kế hoàn chỉnh một hệ thống cung cấp điện mạng tính chất thực tế cao và từ đó hoàn thành xong bản đồ án cung cấp điện

Do kiến thức nắm bắt về ngành và kiến thức thực tế có hạn nên bản đồ án không thể tránh khỏi thiếu xót, em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô để em có được mộtbản đồ án hoàn chỉnh để đưa vào thực tiễn và làm tài liệu hữu ích phục vụ cho công việc của em sau này

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Phúc Huy đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành

đồ án này

Sinh viên

Nông Thị Khánh Ly

Phụ lục

1.1 Xác định phụ tải tính toán từng phân xưởng 8

1.1.1 Phân xưởng phân điện 9

1.2 Phụ tải tính toàn cho toàn xí nghiệp 12

1.2.1 Hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng 12

1.2.2 Phụ tải tính toán của toàn xí nghiệp 12

1.2.3 Tổng công suât toàn xí nghiệp 12

1.2.4 Tổng công suất phản kháng cho toàn xí nghiệp 12

CHƯƠNG II :THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN TOÀN XÍ NGHIỆP 12

2.1 Xác định tâm phụ tải của xí nghiệp 12

2.1.2 tọa độ tâm phụ tải của từng phân xưởng 12

2.2 Lựa chọn công suất và số lượng MBA phân xưởng 14

2.2.1 Chọn cấp điện áp 14

2.2.2 Xác định phương án cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng và vị trí đặt trạm phân phối trung tâm 14

2.2.3 Chọn công suất và số lượng máy biến áp của các trạm biến áp phân phối. 14

2.3 Phương án đi dây cho mạng cao áp 16

2.4 Tính toán kinh tế kỹ thuật, lựa chọn phương án tối ưu 17

2.4.1 Từ trạm trung gian về TPPTT 17

2.4.2 Từ trạm biến áp đến các phân xưởng 18

2.4.3 Phương án I 19

2.4.4 Phương án 2 22

2.5 Tính toán hàm chi phí vận hành hằng năm 25

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC PHÂN TỬ 25

3.1 Sơ đồ nguyên lý mạng điện toàn xí nghiệp 25

3.1.1 Sơ đồ trạm phân phối trung tâm 25

3.1.2 Thiết kế cho trạm biến áp phân xưởng: 28

3.2 Tính toán ngắn mạch 30

3.3 Lựa chọn và kiểm tra thiết bị 37

3.3.1 Lựa chọn thanh góp phân phối theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép 38

3.3.2 Lựa chọn và kiểm tra máy cắt 38

3.3.3 Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly 39

3.3.4 Lựa chọn và kiểm tra cầu chì 39

3.3.5 Lựa chọn và kiểm tra Aptomat 41

3.3.6 Lựa chọn và kiểm tra máy biến dòng (TI) 42

3.3.7 Lựa chọn và kiểm tra máy biến điện áp (TU) 42

3.4 Kiểm tra dây và cáp 43

3.4.1 Lựa chọn và kiểm tra dây cáp đã chọn theo điều kiện ổn định nhiệt của dây 43

3.4.2 Kiểm tra tiết diện cáp theo điều kiện ổn định nhiệt 43

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG VÀ TÍNH TOÁN NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 44

4.1 Sơ bộ tính toán công suất bù để nâng cosφ = 0,95 44

4.2 Phân bố dung lượng bù cho các trạm biến áp phân xưởng 45

4.3 Tính toán chọn tủ bù và thiêt bị bảo vệ cáp điện 47

4.4 Đánh giá hiệu quả bù 48

THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN (1B)

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

I, Dữ kiện

Thiết kế cung cấp điện cho một xí nghiệp công nghiệp gồm các phân xưởng với các dữ kiện cho trong bảng Công suất ngắn mạch tại điểm đầu Sk (MVA), khoảng các từ điểm đấu điện đến nhà máy là L (m) Cấp điện áp truyền tải là 22kV từ hướng đông tới Thời gian sử dụng công suất cực đại là TM (h) Phụ tải loại I, loại II chiếm kI&II = 78% Giá thành tổn thất điện năng cΔ = 1800 (đ/kWh) Suất thiệt hại do mất điện gth = 10000 (đ/kWh) Hệ số thu hổi vốn đầu tư tiêu chuẩn atc = 0,125 Hao tổn điện áp cho phép trong mạng tính từ nguồn (điểm đấu điện) là ΔUcp = 5% Các số liệu khác lấy trong phụ lục và các sổ tay thiết kế điện

Số liệu thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp

Hệ số nhucầu knc

Hệ sốcôngsuấtcosϕ

11 Kho nhiên liệu 10 0.57 0.80

Tỉ lệ 1/1000

II, Nhiệm vụ thiết kế

1, Xác định phụ tải tính toán toàn xí nghiệp

2, Lựa chọn sơ đồ nối điện của thệ thống cung cấp điện

3, Tính toán lựa chọn và kiểm tra các phần tử trên sơ đồ

4, Tính toán và bù công suất phản kháng nâng cao cosφ

5, Hạch toán công trình

III, Các bảng biểu, bản vẽ

1, Các phương án mạng điện, biểu đồ phụ tải

2, Sơ đồ nguyên lý và mặt bằng chiếu sáng phân xưởng (Nếu có)

3, Sơ đồ nguyên lý và mặt bằng mạng điện đã lựa chọn

4, Sơ đồ nguyên lý, mặt bằng, mặt cắt và nối đất của trạm biến áp

5, Bảng tổng hợp vật tư thiết bị và các số liệu tính toán

CHƯƠNG I : XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

Nhà máy, xí nghiệp sản xuất ra một hoặc nhiều lại sản phẩm trong quá trình hoạt động Những sản phẩm này luôn luôn đòi hỏi tính cạnh tranh cao đặc biệt là về giá thành Trong giá thành sản phẩn, chi phí tiêu thụ điện nặng và thời gian thu hồi vốn đầu tư đóng góp một phần đáng kể và giá thành sản phẩm Chính vì lý do đó việc tính toán thiết kế cấp điện cho nhà máy xí nghiệp phải đặc biệt chú ý đến vốn đầu tư công trình và vấn đề tiết kiệm năng lượng tránh lãng phí với các thiết bị không cần thiết Quan trọng hơn cả là việc xác định tâm của phụ tải chính xác để có được những phương án tối ưu Ngoài ra chúng ta còn phải tính đền khả năng phát triển của phụ tải nhà máy xí nghiệp trong tươnglai Để làm được nhiệm vụ đó thì bước đầu tiên cần làm là xác định phụ tải tính toán cho toàn nhà máy

1.1 Xác định phụ tải tính toán từng phân xưởng

 Công thức xác định phụ tải nhóm chiếu sáng, lấy P0cs = 15 W/m2 = 0,015 kW/m2

hiện như sau

P k �P

(1.7)

năm (10%), ta sẽ có số liệu tính toán phụ tải toàn phân xưởng là:

tbxn

P S

- D: Diện tích phân xưởng (m2); D= a x b (m2)

Hình vẽ kích thước phân xưởng nhà máy trong thực tế

1.1 1.1

2.2 1.1

1.9

2.7

0.9

1.1 1.1

1.9

Tỉ lệ 1/1000 – Đơn vị : cm

Hình 1.1: Kích thước phân xưởng nhà máy trong thức tế

1.1.1 Phân xưởng phân điện

- Diện tích phân xưởng điện

Tính toán tương tự cho các phân xưởng còn lại ta có bảng

Tên phân xưởng và phụ

tải

TổngcôngxuấtđặtkW

Hệsốnhucầu

kn c

Hệsốcôngsuấtcosϕ

Tanϕ

a(

m)

b(

m)

D(

m2)

Pdl Qdl Pcs Pttpx Stt

Phân xưởng điện phân 1187.5

0

47

0

64

1

20

71

27

1917

Phân xưởng Rơn gen 700

0

40

0

55

1

52

27

19

513

287

695

513.363

Phân xưởng đúc 500

0

55

0

70

1

02

27

13

351

280

265

396.560

Phân xưởng ô xít nhôm 370

0

44

0

64

166

445

256.723

0

54

0

53

136

485

255.507

0

52

0

62

157

485

252.536

Phân xưởng đúc 680

0

55

0

70

1

02

41

19

779

Phân xưởng cơ khí - rèn

0

43

0

56

238

060

423.197

Phân xưởng cơ khí - rèn

0

43

0

56

238

060

423.197

0

41

0

59

1

38

22

11

242

401

324

681.182

Kho nhiên liệu 10

0

57

0

80

4.275

1.485

7.185

8.361

Kho vật liệu vôi Clorur

( bột tầy trắng) 20

0

62

0

67

13.739

1.485

13.885

19.534

0 0

Bảng 1.1 : Phụ tải tính toán cho các phân xưởng

1.2 Phụ tải tính toàn cho toàn xí nghiệp

1.2.1 Hệ số công suất trung bình toàn phân xưởng

1.2.2 Phụ tải tính toán của toàn xí nghiệp

(10%), ta sẽ có số liệu tính toán phụ tải toàn phân xưởng là:

1.2.3 Tổng công suât toàn xí nghiệp

1.2.4 Tổng công suất phản kháng cho toàn xí nghiệp

CHƯƠNG II :THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN TOÀN XÍ NGHIỆP

2.1 Xác định tâm phụ tải của xí nghiệp

Trong thiết kế hệ thống cung cấp điện thì việc tính toán tìm tâm phụ tải đóng một vai trò rất quan trọng, đây chính là căn cứ để ta xác định vị trí đặt các trạm biến áp, trạm phân phối, tủ phân phôi, tủ động lực, nhằm tiết kiệm chi phí và giảm tổn thất trên lưới điện Tâm phụ tải còn giúp cho công tác quy hoạch và phát triển cho nhà máy trong tương lai nhằm có các sơ đồ cung cấp điện hợp lý tránh lãng phí và đạt được các chỉ tiêu

kĩ thuật như mong muốn Tâm phụ tải là điểm thỏa mãn điều kiện momen đạt giá trị cực tiểu

Trong đó:

- Pi: Công suất của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải

- li: Khoảng cách của phụ tải thứ i đến tâm phụ tải

2.1.2 tọa độ tâm phụ tải của từng phân xưởng

Tâm quy ước của phụ tải xí nghiệp được xác định bởi 1 điểm M(X0,Y0)

Trong đó:

- X0; Y0 : Tọa độ tâm phụ tải của toàn xí nghiệp

- xi; yi : Tọa độ của phụ tải phân xưởng thứ i

- Si: Công suất của phụ tải thứ i

12 Kho vật liệu vôi Clorur ( bột tầy trắng) 19.534 54.5 4.5 1064.58 87.90

205580.14

Bảng 2.1 Tọa độ tâm phụ tải của các phân xưởng trên hệ tọa độ xOy

Vậy tâm phụ tải điện M(X0,Y0) cho toàn xí nghiệp là

nguồn đến trạm biến áp trung gian của nhà máy ta tiến hành tính toán theo công thức kinh nghiệm như sau:

Trong đó:

- Pttxn : Công suất tổng hợp của toàn xí nghiệp (MW)

- L : Khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về xí nghiệp

mà chỉ đặt các thiết bị đóng cắt

Xác định vị trí đặt trạm phân phối trung tâm: Trạm phân phối trung tâm sẽ đặt tại nơi thuận tiện cho công tác vận chuyển lắp đặt, vận hành và sửa chữa khi có sự cố xảy

ra, đảm bảo an toàn, kinh tế và mỹ quan công nghiệp

2.2.3 Chọn công suất và số lượng máy biến áp của các trạm biến áp phân phối.

- Tính toán lựa chọn số trạm biến áp phân xưởng

Căn cứ vào vị trí công tác của từng phân xưởng., Tiến hành tính toán thiết kế xây dựng 8 trạm biến áp phân xưởng Mỗi trạm đều sử dụng 2 máy biến áp vận hành song song Riêng với phụ tải loại 3 cho phép mất điện khi có sự cố, vì thế khi có sự cố một trạm biến áp phân xưởng có thể cắt giảm 22% phụ tải loại 3 nhằm tiết kiệm chi phí đầu tưu cho máy biến áp

- Trạm biến áp B1: Cung cấp điện cho phụ tải 1

- Trạm biến áp B2: Cung cấp điện cho phụ tải 2

- Trạm biến áp B3: Cung cấp điện cho phụ tải 3,4

- Trạm biến áp B4: Cung cấp điện cho phụ tải 7

- Trạm biến áp B5: Cung cấp điện cho phụ tải 5,6,11,12

- Trạm biến áp B6: Cung cấp điện cho phụ tải 13,14,15

- Trạm biến áp B7: Cung cấp điện cho phụ tải 8,9

- Trạm biến áp B8: Cung cấp điện cho phụ tải 10

Các trạm cung cấp điện áp cho một phân xưởng ta sẽ đặt trạm tại vị trí gần trạm phân phối trung tâm và tiếp xúc với phân xưởng để thuận tiện trong khâu đóng cắt và không ảnh hưởng đến công trình khác

Trạm biến áp dụng cho nhiều phân xưởng ta sẽ thiết kế gần tâm phụ tải nhằm tiết kiệm chi phí đường dây và giảm tổn thất trên đường dây

- Tính toán công suất định mức của TBA

Áp dụng chọn MBA với hệ số quá tải MBA là 1,4 với hệ số quá tải này thời gian quá tải không quá không quá 5 ngày đêm, mỗi ngày quá tải không quá 5-6h

Trong đó:

- SđmB : Cống suất tính toán định mức của máy biến áp

- Stt : Công suất tính toán của các phân xưởng

 Trạm biến áp B1: Cung cấp điện cho phân xưởng 1

Vậy chọn 2 máy biến áp cho trạm B1 (1 chính + 1 dự phòng) là máy do THIBIDI sản suất tại Việt Nam không phải hiệu chỉnh nhiệt độ có dung lượng là 560 KVATương tự tính toán với các trạm biến áp khác ta có bảng như sau

2.3 Phương án đi dây cho mạng cao áp

Vì nhà máy thuộc hộ loại I nên ta đường dây trên không lộ kép dẫn điện từ TBA trung gian về trạm PPTT, đối với mạng điện cao áp trong nhà máy ta dùng cáp ngầm, từ trạm PPTT đến các trạm biến áp phân xưởng trong xí nghiệp ta sử dụng cáp lộ kép căn

cứ vào vị trí các máy biến áp và trạm phân phối trung tâm ta đưa ra các phương án đi dây như sau

- Phương án I : Các trạm biến áp được cấp điện trực tiếp từ TPPTT (Hình tia)

2.4 Tính toán kinh tế kỹ thuật, lựa chọn phương án tối ưu

Theo tọa độ các TBA ta tính toán được độ dài đường dây từ bản vẽ

Giá thành các đường dây

- Lộ đơn Kd = giá x L (VNĐ)

- Lộ kép Kd = giá x L x 2 (VNĐ)

- Tổng vốn đầu tư cho đường dây Zd = ƩKd (VNĐ)

2.4.1 Từ trạm trung gian về TPPTT

Lựa chọn dây dẫn từ nguồn về trạm phân phối trung tâm sẽ được tính toán theo mật

độ kinh tế của dòng điện Jkt

Chọn tiết diện đường dây từ trạm trung gian đến TPPTT xí nghiệp sử dụng dây AC lộkép, có thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax = 4400(h) L=1,5 (km)

Tra bảng dây AC-70, có Icp=275 (A), khi có sự cố đứt một dây, dây còn lại truyền tảitoàn bộ công suất cho dây còn lại

So sánh với Icp thấy dây chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng

Kiểm tra dây theo điều kiện tổn thất điện áp

Với dây AC-70 tra bảng ta có r0=0,43; x0=0,41

Thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp

- Kiểm tra điều kiện phát nóng

Áp dụng với Ixq = 35oC; ttb = 25oC

Vậy chọn dây AC-70 lộ kép ruột đồng cách điện XLPE vỏ PVC cho đường dây từ TTG đến TPPTT (CXV – 70 12/20(24kV) có đơn giá 206140 VNĐ/m

Tổng vốn đầu tư cho lộ dây này là

- Tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện năng

Trong đó:

2.4.2 Từ trạm biến áp đến các phân xưởng

Xét các phân xưởng 11, 12, 15 có công suất nhỏ và mang tính chất không quan trọng nên ta xếp vào hộ loại 3 Thực hiện cấp điện trên 1 lộ dây duy nhất

Từ trạm biến áp B5(73;30) đến phân xưởng 11(32,5;4,5)

Dòng điện định mực trên đường dây truyền tải

Vậy ta chọn dây đồng vỏ PVC có tiết diện 3 mm2, do CADIVI sản suất có giá thành

là 7.135 (VNĐ/m)

Chi phí đầu tư cho đường dây từ trạm B5 đến phân xưởng 11 là

Tương tự tính toán với các trạm còn lại ta có bảng như sau

Đường

)

Thành tiền(VNĐ)

Chi phí đầu tư cho đường dây từ TPPTT đến trạm B1 là

Tính toán tương tự cho các lộ đường dây khác cho ta bảng như sau

- Kiểm tra dây theo điều kiện tổn thất điện áp

Xét đoạn PPTT – B1 tra bảng thông số ta có

Với cáp CXV1-35 tra bảng ta có r0=0,524; x0=0,129; Icp = 172 (A)

Thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp

Tương tự tính toán cho ta bảng như sau

9

674.767

0.619

0.124

Bảng 2.6: Tính toán kiểm tra dây theo điều điện tổn thất điện áp

Từ bảng ta thấy tổn thất lớn nhất trên hệ thống là tổn thất điện áp trên lộ dây từ TPPTT đến TBA B8

Thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp

Khi vận hành ở chế độ sự cố đứt một lộ từ nguồn đến TPPTT ta có

Thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp

Vậy dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp khi vận hành ở các chế độ

- Kiểm tra điều kiện phát nóng và sự cố cho lộ đường dây PPTT-B1

Áp dụng với Ixq = 35oC; ttb = 25oC

Thỏa mãn điều kiện đã chọn

Tương tự tính toán với các lộ dây còn lại ta có bảng sau

Bảng 2.7: Kiểm tra điều kiện phát nóng và sự cố cho lộ đường dây

Điều kiện phát nóng lâu dài đã thỏa mãn

Ta chọn cáp CXV1-35 cho lộ TPPTT đến các phân xưởng

- Tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện năng của phương án I

Xét đoạn đường dây từ TPPTT đến TBA B1 có chiều dài 68,593

Tổng công suất tính toán cho đoạn đường dây là

Dòng điện định mực trên đường dây truyền tải

Vậy ta chọn cáp đồng cách điện XLPE, vỏ PVC có tiết diện 35 mm2, do CADIVI sản suất có giá thành là 125.000 (VNĐ/m)

Chi phí đầu tư cho đường dây từ TPPTT đến trạm B2 là

Tính toán tương tự cho các lộ đường dây khác cho ta bảng như sau

Bảng 2.9: Tính toán tiết diện dây và chi phíTổng chi phí đầu tư cho phương án này là 115,745,231 triệu đồng

-

Kiểm tra dây theo điều kiện tổn thất điện áp

Xét đoạn PPTT – B1 tra bảng thông số ta có

P1 = Ptt1 + Ptt4 = 591,209 + 166,445 = 757,654 (kW)

Q1 = Qtt1 + Qtt4 = 674,767 + 195,455 = 870,222 (kVAr)

Với cáp CXV1-35 tra bảng ta có r0=0,524; x0=0,129; Icp = 172 (A)

Thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp

Tương tự tính toán cho ta bảng như sau

0.006

0.026

0

0.659

9

0.524

0.004

0.018

4

0.772

0.001

0.006

0

0.178

9

0.524

0.001

0.004

5

0.080

Bảng 2.10: Kiểm tra dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp PAII

Từ bảng ta thấy tổn thất lớn nhất trên hệ thống là tổn thất điện áp trên lộ dây từ TPPTT đến TBA B1

Thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp

Khi vận hành ở chế độ sự cố đứt một lộ từ nguồn đến TPPTT ta có

Thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp