Đồ án cung cấp điện GVHD

Đồ án cung cấp điện GVHD: Ts Phạm Mạnh Hải Mục lục Lời Mở Đầu .2 CHƯƠNG I – TÍNH TỐN PHỤ TẢI .3 1.1 Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng .3 1.2.Tổng hợp phụ tải toàn nhà máy, xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải mặt xí nghiệp dạng hình tròn bán kính r 1.2.1 Tổng hợp phụ tải tồn xí nghiệp 1.2.2 Hệ số công suất toàn nhà máy 1.2.3 Xác định tâm phụ tải toàn nhà máy: 1.2.4 Xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải mặt xí nghiệp dạng đường tròn bán kính r CHƯƠNG II – THIẾT KẾ SƠ BỘ, CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU .10 2.1.Chọn cấp điện áp phân phối 10 2.2.Xác định vị trí đặt trạm biến áp (hoặc trạm phân phối trung tâm - TPPTT) 10 2.2.1 Tính tốn lựa chọn số trạm biến áp phân xưởng công suất định mức MBA .11 2.2.2 Lựa chọn MBA .15 2.3.Lựa chọn chọn dây dẫn từ nguồn đến trạm phân phối trung tâm 16 2.4.Lựa chọn sơ đồ nối điện từ TPPTT đến phân xưởng 17 2.4.1.Sơ đồ dây phương án 1: .20 2.4.2.Sơ đồ dây trung phương án 2: 23 CHƯƠNG III – TÍNH TỐN ĐIỆN 27 3.1 Xác định hao tổn điện áp đường dây máy biến áp 27 3.2 Xác định tổn thất công suất tổn thất điện cho toàn nhà máy 29 3.2.1 Tổn thất công suất điện đường dây 29 3.2.2 Tổn thất công suất điện trạm biến áp: .30 3.3 Thiết kế chi tiết cho phương án tối ưu 31 3.3.1 Sơ đồ trạm phân phối trung tâm 31 3.3.2 Thiết kế cho trạm biến áp phân xưởng 33 CHƯƠNG IV: CHỌN VÀ KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN 35 4.1 Tính tốn ngắn mạch 35 4.1.1 Tính ngắn mạch trạm phân phối trung tâm .36 4.1.2 Tính ngắn mạch trạm biến áp phân xưởng B1 36 4.1.3 Tính ngắn mạch trạm biến áp phân xưởng B2 37 4.1.4 Tính ngắn mạch trạm biến áp phân xưởng B3 37 4.1.5 Tính ngắn mạch trạm biến áp phân xưởng B4 38 4.1.6 Tính ngắn mạch trạm biến áp phân xưởng B5 39 4.2 Lựa chọn kiểm tra thiết bị điện 39 4.2.1 Kiểm tra tiết diện cáp chọn theo điều kiện ổn định nhiệt: 40 4.2.2 Lựa chọn kiểm tra góp .40 4.2.3 Lựa chọn kiểm tra máy cắt: .43 4.2.4 Lựa chọn kiểm tra dao cách ly: 45 4.2.5 Lựa chọn kiểm tra cầu chì 46 4.2.6 Lựa chọn Aptomat kiểm tra: .47 CHƯƠNG V TÍNH TỐN BÙ HỆ SỐ CƠNG SUẤT 49 5.1 Xác định dung lượng bù cần thiết: .50 5.2 Phân bố dung lượng bù cho trạm biến áp phân xưởng 50 5.3Tính tốn lại cossau đặt tụ bù .52 Nguyễn Minh Trí – D8H2 Page Đồ án cung cấp điện GVHD: Ts Phạm Mạnh Hải Lời Mở Đầu Như biết, kinh tế nước ta đạt nhiều thành tựu to lớn phát triển kinh tế xã hội tạo tiền đề để bước vào thời kỳ mới, thời kì cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước mà ngành điện ln đóng vai trò chủ đạo Cũng vai trò vơ quan trọng ngành điện mà người kỹ sư hệ thống điện phải có vốn kiến thức vững ngành để tạo nên hệ thống chất lượng, thỏa mãn yêu cầu kinh tế kỹ thuật đưa vào vận hành thực tế Các tiêu đặt tiến hành khảo sát thiết kế cung cấp điện là: - Đảm bảo tiêu kỹ thuật - Độ tin cậy cung cấp điện cao - Vốn đầu tư nhỏ Các u cầu ln mang tính chất đối lập nhau, câu hỏi ln đặt làm để có hệ thống tối ưu Câu trả lời có môn học “ Hệ thống cung cấp điện” Sau gần năm học tập trường “ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC” em phần nắm bắt kiến thức ngành điện công việc người kỹ sư hệ thống điện tương lai nhiều mơn học thiết thực mang tính ứng dụng cao Với vốn kiến thức nhỏ bé với giúp đỡ tận tình thầy giáo môn cung cấp điện TS.Phạm Mạnh Hải, em thực nghiên cứu tính tốn thiết kế hồn chỉnh hệ thống cung cấp điện mang tính chất thực tế cao từ hồn thành xong đồ án môn học “ Hệ thống cung cấp điện” Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Nguyễn Minh Trí Nguyễn Minh Trí – D8H2 Page Đồ án cung cấp điện GVHD: Ts Phạm Mạnh Hải CHƯƠNG I – TÍNH TỐN PHỤ TẢI Nhà máy, xí nghiệp sản xuất nhiều loại sản phẩm trình hoạt động Những sản phẩm ln ln đòi hỏi tính cạnh tranh cao đặc biệt giá thành Trong giá thành sản phẩm, chi phí tiêu thụ điện thời gian thu hồi vốn đầu tư đóng góp phần đáng kể Chính lý việc tính tốn, thiết kế cấp điện cho nhà máy xí nghiệp phải đặc biệt ý đến vốn đầu tư cơng trình vấn đề tiết kiệm lượng tránh lãng phí với thiết bị không cần thiết Quan trọng việc xác định tâm phụ tải xác để có phương án dây tối ưu Ngoài phải tính đến khả phát triển phụ tải nhà máy xí nghiệp tương lai Để làm tất nhiệm vụ bước đàu tiên cần làm xác định phụ tải tính tốn cho tồn nhà máy Để xác định phụ tải tính tốn tồn nhà máy trước hết ta cần xác định phụ tải tính tốn phân xưởng khu vực 1.1 Xác định phụ tải tính tốn phân xưởng  Cơng thức xác định phụ tải động lực theo hệ số nhu cầu công suất đặt thể sau: Pđl = knc Pđ (kW) Qđl = Pđl.tanφ (kVar)  Công thức xác định phụ tải chiếu sáng, lấy P0 = 0,015(kW/m2) Pcs = P0.F (kW) Vì dùng đèn sợi đốt để chiếu sáng nên: Qcs = (kVAr)  Tổng hợp phụ tải (phụ tải tính tốn) phân xưởng: Ptt = Pđl + Pcs (kW) Qtt = Qđl + Qcs (kVar) Stt = Itt = (kVA) (A) Trong đó: Ptt: Cơng suất tác dụng tính tốn cho phân xưởng (kW) Qtt: Cơng suất phản kháng tính tốn cho phân xưởng(kVAr) knc: Hệ số nhu cầu Pđ: Công suất đặt (KW) F: Diện tích phân xưởng (m2) Itt : Dòng điện tính tốn đường dây truyyền tải (A) Nguyễn Minh Trí – D8H2 Page Đồ án cung cấp điện GVHD: Ts Phạm Mạnh Hải Sơ đồ mặt xí nghiệp  Phân xưởng điện phân: + Phụ tải động lực: Pđl = 0.41*600 = 246 (kW) Qđl = Pđl * tanφ = 246* 1.17= 287.61 (kVAr) + Tính tốn phụ tải chiếu sáng: Pcs = 0.015* 74* 27 = 29.97 (kW) Qcs = (KVAr) + Phụ tải điện tổng hợp cho phận điện là: Ptt = Pđl + Pcs = 246 + 29.97 = 275.97 (kW) Qtt = Qđl + Qcs = 287.61 (kVAr); Stt = = 398.59 (kVA) Nguyễn Minh Trí – D8H2 Page Đồ án cung cấp điện N Tên phân xưởng phụ tải GVHD: TS Phạm Mạnh Hải ST B Pđ KW knc 80 600 0.41 0.65 80 700 0.43 0.55 40 180 0.43 0.76 30 370 0.44 0.64 30 50 0.54 cosφj tanφj a B (m) (m) S(m2) Pđl (kW) Qđl (kVAr) Pcs (kW) Qcs (kVAr) Ptt (kW) Qtt (kVAr) Stt (kVA) Phân xưởng điện phân Phân xưởng Rơngen Phân xưởng đúc Phân xưởng oxyt nhơm Khí nén Máy bơm 12 300 0.52 0.62 1.27 11 91.16 156.00 197.42 1.37 0.00 157.37 197.42 252.46 Phân xưởng đúc Phân xưởng khí, rèn Xem liệu phân xưởng 60 200 0.43 0.68 1.08 42 19 781.20 86.00 92.73 11.72 0.00 97.72 92.73 134.71 40 550 0.44 0.56 1.48 13 104.00 242.00 358.03 1.56 0.00 243.56 358.03 433.02 40 550 0.43 0.56 1.48 13 104.00 236.50 349.89 1.56 0.00 238.06 349.89 423.20 20 300 0.43 0.78 0.80 22 11 246.40 129.00 103.49 3.70 0.00 132.70 103.49 168.28 10 0.57 0.8 0.75 11 92.88 5.70 4.28 1.39 0.00 7.09 4.28 8.28 20 0.62 0.67 1.11 11 92.88 12.40 13.74 1.39 0.00 13.79 13.74 19.47 30 350 0.43 0.72 0.96 20 10 200.00 150.50 145.06 3.00 0.00 153.50 145.06 211.20 30 15 150 25 0.44 0.5 0.87 0.82 0.57 31 266.60 66.00 37.40 4.00 0.00 70.00 37.40 79.37 0.70 20 172.00 12.50 8.73 2.58 0.00 15.08 8.73 17.42 11 Lò Kho nhiên liệu Kho vật liệu vôi 12 clorur (bột tẩy trắng) 13 Xưởng lượng Nhà điều hành, 14 nhà ăn Gara ơtơ Nguyễn Minh Trí 1.17 74 27 1998.00 246.00 287.61 29.97 0.00 275.97 287.61 398.59 1.52 27 19 502.20 301.00 457.06 7.53 0.00 308.53 457.06 551.45 0.86 27 13 351.00 77.40 66.19 5.27 0.00 82.67 66.19 105.90 1.20 27 248.40 162.80 195.46 3.73 0.00 166.53 195.46 256.78 0.53 1.60 11 91.16 27.00 43.20 1.37 0.00 28.37 43.20 51.68 Page Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Tổng 1910.80 1990.93 2360.27 Bảng 1.1: Phụ tải tính11 tốn cho phân xưởng Nguyễn Minh Trí Page 3087.83 Đồ án Cung cấp điện Hả i GVHD: TS Phạm Mạnh 1.2.Tổng hợp phụ tải toàn nhà máy, xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải mặt xí nghiệp dạng hình tròn bán kính r 1.2.1 Tổng hợp phụ tải tồn xí nghiệp - Phụ tải tác dụng tổng hợp toàn nhà máy Pttnm = kđt  i 1 P tt  i Với: kđt = 0.85 hệ số đồng thời tồn xí nghiệp  Pttnm = 0.85*1990.95 = 1692.31 (kW) - Phụ tải phản kháng tổng hợp toàn nhà máy Qttnm = kđt 15  i 1 - Q tt  i Với hệ số đồng thời kđt = 0.85  Qttnm = 0.85*2360.27 = 2006.23 (kVAr) Phụ tải toàn nhà máy Sttnm = 2 Pttnm  Qttnm = 2624.67 (kVA) 1.2.2 Hệ số cơng suất tồn nhà máy Pttnm 2656, 45  S 4004, 77 = 0.644 ttnm Cosφttnm = 1.2.3 Xác định tâm phụ tải toàn nhà máy: Ý nghĩa tâm phụ tải thiết kế cung cấp điện Trong thiết kế hệ thống cung cấp điện việc tính tốn tìm tâm phụ tải đóng vai trò qua trọng, để ta xác định vị trí đặt trạm biến áp, trạm phân phối, tủ phân phối tủ động lực nhằm tiết kiệm chi phí giảm tổn thất lưới điện Tâm phụ tải giúp công tác quy hoạch phát triển nhà máy tương lai nhằm có sơ đồ cung cấp điện hợp lý tránh lãng phí đạt tiêu kỹ thuật mong muốn Tâm phụ tải điện điểm thoả mãn điều kiện mômen phụ tải đạt giá trị cực tiểu n  Pl i i  Trong đó: Pi li : Công suất khoảng cách phụ tải thứ i đến tâm phụ tải Tính toạ độ tâm phụ tải nhà máy Tâm qui ước phụ tải nhà máy xác định điểm M có toạ độ xác định M(X0,Y0) theo hệ trục toạ độ xOy Nguyễn Minh Trí Đồ án Cung cấp điện n  GVHD: TS Phạm Mạnh Hả i n  Sixi n X0 = Siyi  Si n ; Y0 =  Si Trong đó: X0 ; Y0 : Toạ độ tâm phụ tải điện toàn nhà máy xi ; yi : Toạ độ phụ tải phân xưởng thứ i theohệ trục toạ độ xOy Si : Công suất phụ tải thứ i Bảng 1.2 Tọa độ tâm phụ tải phân xưởng hệ tọa độ Oxy Tọa độ thực x(m) y(m) TT Tên phân xưởng Công suất S (KVA) Phân xưởng điện phân 398.59 36.5 Phân xưởng Rơngen 551.45 Phân xưởng đúc x.S y.S 67.5 14548.65354 26905.04421 95 67.5 52387.91776 37222.9942 105.90 122 67.5 12919.65405 7148.169251 Phân xưởng oxyt nhôm 256.78 139 67.5 35691.80855 17332.35307 Khí nén 51.68 58 26 2997.50543 1343.709331 Máy bơm 252.46 69 26 17419.94499 6564.037242 Phân xưởng đúc 134.71 21 31 2828.974936 4176.105858 Phân xưởng khí, rèn 433.02 121 37 52395.2247 16021.68028 Xem liệu phân xưởng 423.20 121 26 51206.83726 11003.12206 10 Lò 168.28 11.5 5.5 1935.258987 925.5586462 11 8.28 34 281.5830474 33.12741734 19.49 56 1091.254423 77.9467445 13 Kho nhiên liệu Kho vật liệu vôi clorur (bột tẩy trắng) Xưởng lượng 211.20 101 31 21331.00199 6547.139224 14 Nhà điều hành, nhà ăn 79.37 127 10079.44324 317.4627791 15 Gara ôtô Tổng 17.42 82 1428.620185 69.68878952 278543.6831 135688.1391 12 3087.85 Xác định tâm phụ tải điện M(X0 ,Y0 ) cho tồn nhà máy theo cơng thức sau: X0 = 361957,9 = 4746,13 = 90.21 (m) 207776, Y0 = = 4746,13 = 43.94 (m) Vậy tâm phụ tải điện tồn xí nghiệp là: M( 90.21; 43.94 ) Nguyễn Minh Trí Đồ án Cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hả i 1.2.4 Xây dựng biểu diễn biểu đồ phụ tải mặt xí nghiệp dạng đường tròn bán kính r Biểu đồ phụ tải điện hình tròn vẽ mặt phẳng, có tâm trùng với tâm phụ tải điện, có diện tích tương ứng với cơng suất phụ tải theo tỉ lệ xích định tùy ý Biểu đồ phụ tải cho phép người thiết kế hình dung phân bố phụ tải phạm vi khu vực cần thiết kế, từ có sở để lập phương án cung cấp điện Biểu đồ phụ tải chia thành phần: - Phụ tải động lực: phần hình quạt màu trắng - Phụ tải chiếu sáng: phần hình quạt màu đen Để vẽ biểu đồ phụ tải cho phân xưởng, ta coi phụ tải phân xưởng phân bố theo diện tích phân xưởng nên tâm phụ tải lấy trùng với tâm hình học phân xưởng mặt + Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải phụ tải thứ i xác định qua biểu thức: Trong : m tỉ lệ xích, chọn m = (kVA/m2) + Góc phụ tải chiếu sáng biểu đồ tính theo cơng thức sau: 360.Pcs α = Ptt (độ) cs Kết tính tốn Ri cs-i biểu đồ phụ tải phân xưởng ghi bảng sau Bảng1 Tính tốn thơng số biểu đồ phụ tải R,m Góc chiếu sáng (độ) 67.5 5.04 39 95 67.5 5.93 105.90 122 67.5 2.6 23 166.53 256.78 139 67.5 4.04 1.37 28.37 51.68 58 26.0 1.81 17 Máy bơm 1.37 157.37 252.46 69 26.0 4.01 Phân xưởng đúc 11.72 97.72 134.71 21 31.0 2.93 43 Phân xưởng khí, rèn 1.56 243.56 433.02 121 37.0 5.25 Xem liệu phân xưởng 1.56 238.06 423.20 121 26.0 5.19 10 Lò 3.70 132.70 168.28 11.5 5.5 3.27 10 11 Kho nhiên liệu 1.39 7.09 8.28 34 4.0 0.73 71 12 Kho vật liệu Vôi clorua 1.42 13.82 19.49 56 4.0 1.11 37 Tâm tải n Tên phân xưởng Pcs, kW Ptt, kW Stt, kVA Phân xưởng điện phân 29.97 275.97 Phân xưởng Rơngen 7.53 Phân xưởng đúc X, m Y,m 398.59 36.5 308.53 551.45 5.27 82.67 Phân xưởng oxyt nhơm 3.73 Khí nén Nguyễn Minh Trí Đồ án Cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hả i 13 Xưởng lượng 3.00 153.50 211.20 101 31.0 3.67 14 Nhà điều hành, nhà ăn 4.00 70.00 79.37 127 4.0 2.25 21 15 Gara ôtô 2.58 15.08 17.42 82 4.0 1.05 62 Vòng tròn phụ tải: Y 81 10 O Nguyễn Minh Trí 11 12 13 15 14 x 139 Đồ án Cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hả i Trong đó: XHT = 1,72 () R5 = Rd + Rc5 = 0,093 + 0,021 = 0,114 () X5 = Xd + X HT + Xc5 = 0,018 + 1,72 + 0,005 = 1,743 () Ta thấy: X/R=15,29, tra bảng chọn kxk = 1,91 Dòng điện ngắn mạch: IN-4 = U tb 23,1   7, 635 3.Z N 0,1142  1, 7432 (kA) Dòng điện xung kích: ixk = kxk IN = 1,91 7,635 = 20,623 (kA) Bảng 4.1b Tổng hợp tính tốn ngắn mạch: Điểm ngắn mạch N N1 N2 N3 N4 N5 R (Ω) 0.093 0.107 0.105 0.105 0.105 0.114 X (Ω) 1.738 1.742 1.741 1.741 1.741 1.743 Kxk 1.93 1.91 1.91 1.91 1.91 1.91 IN (kA) 7.663 7.643 7.647 7.647 7.647 7.634 Ixk (kA) 20.916 20.646 20.655 20.655 20.655 20.622 4.2 Lựa chọn kiểm tra thiết bị điện Trong điều kiện vận hành khí cụ điện, sứ cách điện thiết bị khác làm việc ba chế độ:  Chế độ làm việc lâu dài  Chế độ tải  Chế độ ngắn mạch Lựa chọn thiết bị điện việc làm thường nhật quan trọng kỹ sư điện trình quy hoạch, thiết kế, cải tạo hệ thống điện Lựa chọn thiết bị điện không gây hậu nghiêm trọng Chọn nhỏ làm tăng lượng tổn thất, gây tải, làm giảm tuổi thọ, dẫn đến cháy nổ hư hỏng cơng trình, làm tan Nguyễn Minh Trí Đồ án Cung cấp điện Hả i GVHD: TS Phạm Mạnh rã hệ thống điện Chọn lớn gây lãng phí nguyên vật liệu, tăng vốn đầu tư Nếu tất thiết bị điện lựa chọn tạo cho hệ thống điện trở thành cấu đồng bộ, hoàn chỉnh, đảm bảo tiêu kinh tế – kỹ thuật, an toàn 4.2.1 Kiểm tra tiết diện cáp chọn theo điều kiện ổn định nhiệt: tk Điều kiện ổn định nhiệt: F ≥ Fmin = IN Ct 103 (mm2) Trong Ct: tỷ nhiệt vật liệu làm dây dẫn tk : Thời gian ngắn mạch, lấy tk = 0,4s Vì cáp chọn để truyền tải điện từ nguồn đến trạm PPTT từ trạm PPTT tới BAPX có tiết diện 35 mm2 nên ta cần kiểm tra cáp có dòng ngắn mạch lớn Đó đoạn cáp từ nguồn đến trạm phân phối trung tâm xảy ngắn mạch trạm PPTT, có dòng ngắn mạch lớn IN = 7,663 (kA) Tra bảng 7.2.1 trang 234 giáo trình Hệ thống cung cấp điện- Trần Quang Khánh hệ số C t cáp đồng 159 0, Fmin = 7,663 159 103 = 30,48 (mm2) Mà cáp chọn có tiết diện F c = 35 mm2 > Fmin = 30,48 mm2 Vậy cáp chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt 4.2.2 Lựa chọn kiểm tra góp a) Trạm phân phối trung tâm  Lựa chọn góp Thanh góp hay gọi thanh dẫn, dùng tủ động lực, tủ phân phối hạ áp; tủ máy cắt, trạm phân phối nhà trời Với tủ cao, trung, hạ áp trạm phân phối nhà thường dùng góp cứng, trạm ngồi trời dùng góp mềm Thanh góp nơi nhận điện từ nguồn cung cấp đến phân phối điện cho phụ tải tiêu thụ Thanh góp phần tử thiết bị phân phối Ta lựa chọn góp theo điều kiện mật độ dòng điện kinh tế Jkt Ilv = = = 81.035 (A) Mật độ dòng điện kinh tế đồng theo bảng 9.pl.BT trang 456 “ Bài tập cung cấp điện” TS.Trần Quang Khánh Jkt = 2,1A/mm2 Ftt== 38.59 (mm2) Bảng 24.pl “ Bài tập cung cấp điện” trang 477- Trần Quang Khánh, chọn đồng kích thước 25x3 mm2, Icp = 340 A, hệ số Ct =171 Nguyễn Minh Trí Đồ án Cung cấp điện Hả i GVHD: TS Phạm Mạnh  Kiểm tra Ta kiểm tra theo điều kiện: tk - Điều kiện ổn định nhiệt F ≥ Fmin = IN Ct 103 (mm2) - Điều kiện ổn định động: σcp ≥ σtt Trong đó: σcp : ứng suất cho phép, góp đồng σcp = 1400 kG/cm2 σtt : ứng suất tính tốn M b.h W σtt = W Với W: momen chống uốn, với đồng chữ nhật đặt đứng Ftt l M momen uốn tính tốn, M = 10 ,kGcm l 1, 76.102 .ixk a , Ftt = Ftt lực tính tốn tác động dòng ngắn mạch l khoảng cách sứ pha,cm a khoảng cách pha, cm + Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt tk 0, C Fmin = IN t 103 = 7,663 171 103 = 28,34 mm2 Ta có F ≥ Fmin => Thỏa mãn + Kiểm tra điều kiện ổn định động:dự định đặt góp cách 15cm, đặt sứ khung tủ 70cm l 70 1, 76.102 .ixk 1 , 76.102 .20,916 a = 15 Ftt = =1,718 (kG) Momen uốn tính tốn: Ftt l 1, 718 70 10 M = 10 = = 12,025 kGcm W b.h 20 32 = 1000 = 0,03 cm3 Momen chống uốn: Ứng suất tính tốn 12, 025 M σtt = W = 0, 03 = 400,833 kG/cm2 Ta thấy: σcp ≥ σtt => Thỏa mãn Vậy góp chọn thỏa mãn b) Trạm biến áp phân xưởng Ta lựa chọn góp cho trạm biến áp có cơng suất lớn trạm B4 Nếu góp thỏa mãn thỏa mãn trạm lại  Thanh cao áp: Nguyễn Minh Trí Đồ án Cung cấp điện Hả i GVHD: TS Phạm Mạnh - Ta lựa chọn góp theo điều kiện mật độ dòng điện kinh tế Jkt Ilv = = 28.01 (A) Mật độ dòng điện kinh tế đồng theo bảng 9.pl.BT trang 456 “ Bài tập cung cấp điện” TS.Trần Quang Khánh Jkt = 2,1A/mm2 Ftt== 13.34 (mm2) Bảng 24.pl “ Bài tập cung cấp điện” trang 477- Trần Quang Khánh, chọn đồng kích thước 25x3 mm2, Icp=340 A, hệ số Ct=171 + Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt tk 0, Fmin = IN2 Ct 103 = 7,647 171 103 = 28,28 mm2 Ta có F ≥ Fmin => Thỏa mãn + Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt động:dự định đặt góp cách 15cm, đặt sứ khung tủ 70cm l 70 1, 76.102 .ixk 1 , 76.102 .20,916 a = 15 Ftt = =1,718 (kG) Ftt l 1, 718 70 10 M = 10 = = 12,025 kGcm Momen uốn tính tốn: W b.h 25 32 = 1000 = 0,038 cm3 Momen chống uốn: Ứng suất tính tốn 12, 025 M σtt = W = 0, 038 = 316,45 kG/cm2 Ta thấy: σcp ≥ σtt => Thỏa mãn  Thanh hạ áp - Ta lựa chọn góp theo điều kiện phát nóng Stt 556, 3.0,38 = 845,058 (A) Ilv = 3.U dm Điều kiện phát nóng: Ilv ≤ khc Icp ( lấy khc = 1)  Bảng 24.pl “ Bài tập cung cấp điện” trang 477- Trần Quang Khánh, chọn đồng kích thước 60x6 mm2, Icp = 870 A, hệ số Ct = 171 + Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt tk 0, Fmin = IN3 Ct 103 = 7,647 171 103 = 28,28 mm2 Ta có F ≥ Fmin => Thỏa mãn + Kiểm tra điều kiện ổn định động: dự định đặt góp cách 15cm, đặt sứ khung tủ 70cm Nguyễn Minh Trí Đồ án Cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hả i l 70 1, 76.102 .ixk 1 , 76.102 .20,916 a = 15 Ftt = =1,718 (kG) Momen uốn tính toán: Ftt l 1, 718 70 10 M = 10 = = 12,025 kGcm W b.h 60 62 = 1000 = 0,36 cm3 Momen chống uốn: Ứng suất tính tốn 12, 025 M σtt = W = 0,36 = 33,403 kG/cm2 Ta thấy: σcp ≥ σtt => Thỏa mãn Vậy góp chọn thỏa mãn Bảng 4.2.2 lựa chọn Kích thước (mm) Cao áp Hạ áp 25x3 25x3 60x6 25x3 60x6 25x3 60x6 25x3 60x6 25x3 60x6 Tên trạm TPPTT B1 B2 B3 B4 B5 4.2.3 Lựa chọn kiểm tra máy cắt: Có điều kiện để lựa chọn máy cắt - Điện áp định mức: UđmMC ≥ Uđm mạng - Dòng điện định mức: IđmMC ≥ Isc Điều kiện để kiểm tra: tk tod - Điều kiện ổn định nhiệt: Iôd ≥ IN - Điều kiện ổn định động: iMC ≥ Ixk - Điều kiện cắt: Ic ≥ IN Bảng 4.2.3 Lựa chọn máy cắt cho trạm biến áp Tên trạm TPPTT B1 B2 B3 B4 B5 Nguyễn Minh Trí Uđm (kV) 22 22 22 22 22 22 Isc (A) 124.55 22.00 33.68 26.20 27.75 14.92 Loại máy cắt C-35M-630 C-35M-630 C-35M-630 C-35M-630 C-35M-630 C-35M-630 Đồ án Cung cấp điện Hả i GVHD: TS Phạm Mạnh Thông số máy cắt C-35M-630:Tra bảng “ Bài tập cung cấp điện” Trần Quang Khánh Un = 35kV, In = 630A, IMC = 26 kA, Ic = 10 kA Dòng ổn định máy cắt ứng với tôđ =1s là: Iôd = 10kA  Kiểm tra - Trạm PPTT + Điều kiện ổn định nhiệt: IN Ta thấy: Iôd ≥ IN + Điều kiện ổn định động: tk tod = 7, 663 0, = 4,847 kA tk tod iMC = 26 ≥ Ixk =20,916 + Điều kiện cắt: Ic = 10 ≥ IN = 7,663  Thỏa mãn - Trạm B1 tk 0, 7, 643 t = 4,834 kA + Điều kiện ổn định nhiệt: IN od = tk tod Ta thấy: Iôd ≥ IN + Điều kiện ổn định động: iMC = 26 ≥ Ixk =20,646 + Điều kiện cắt: Ic = 10 ≥ Ik = 7,643  Thỏa mãn - Trạm B2 tk 0, 7, 647 t = 4,847 kA + Điều kiện ổn định nhiệt: IN od = tk tod Ta thấy: Iôd ≥ IN + Điều kiện ổn định động: iMC = 26 ≥ Ixk =20,655 + Điều kiện cắt: Ic = 10 ≥ IN = 7,647  Thỏa mãn - Trạm B3 tk 0, 7, 647 t = 4,847 kA + Điều kiện ổn định nhiệt: IN od = Nguyễn Minh Trí Đồ án Cung cấp điện Hả i GVHD: TS Phạm Mạnh tk tod Ta thấy: Iôd ≥ IN + Điều kiện ổn định động: iMC = 26 ≥ Ixk =20,655 + Điều kiện cắt: Ic = 10 ≥ IN = 7,647  Thỏa mãn - Trạm B4 tk 0, 7, 647 tod = 4,847 kA + Điều kiện ổn định nhiệt: IN = tk tod Ta thấy: Iôd ≥ IN + Điều kiện ổn định động: iMC = 26 ≥ Ixk =20,655 + Điều kiện cắt: Ic = 10 ≥ IN = 7,647  Thỏa mãn - Trạm B5 tk 0, 7, 634 tod = 4,828 kA + Điều kiện ổn định nhiệt: IN = tk tod Ta thấy: Iôd ≥ IN + Điều kiện ổn định động: iMC = 26 ≥ Ixk =20,622 + Điều kiện cắt: Ic = 10 ≥ IN = 7,663  Thỏa mãn 4.2.4 Lựa chọn kiểm tra dao cách ly: Dao cách ly có nhiệm vụ chủ yếu cách ly phần mang điện không mang điện, tạo khoảng cách an tồn trơng thấy, phục vụ cho cơng tác sửa chữa, kiểm tra, bảo dưỡng lưới điện Dao cách ly cắt đóng khơng tải máy biến áp công suất máy không lớn Cầu dao chế tạo cấp điện áp Ta dùng chung loại dao cách ly cho tất trạm biến áp để dễ dàng cho việc mua sắm, lắp đặt thay Ta tính tốn lựa chọn cho trạm có cơng suất lớn trạm phân phối trung tâm Trạm thỏa mãn trạm lại thỏa mãn Dao cách ly chọn theo điều kiện sau: - Điện áp định mức: - Dòng điện định mức: Uđm.DCL  Uđm.mạng = 22 kV Iđm.DCL  Ilvmax = Ilv = 124,55 (A) Tra “Bài tập cung cấp điện”- Trần Quang Khánh, chọn dao cách ly PB-35/1000Y Nguyễn Minh Trí Đồ án Cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hả i Bảng 4.2.4 Thông số kỹ thuật dao cách ly Uđm (kV) Iđm (A) Iđm.đ (kA) Iôđ (kA)/ tôđ(s) 35 1000 55 20/4 Kiểm tra: tk tod 7, 663 - Điều kiện ổn định nhiệt: Iôd =20 ≥ IN = - Điều kiện ổn định động: iđm.đ = 55 ≥ Ixk = 20,916 0, 4 = 2,423  Thỏa mãn 4.2.5 Lựa chọn kiểm tra cầu chì Cầu chì thiết bị có nhiệm vụ cắt đứt mạch điện có dòng điện lớn q trị số cho phép qua Vì chức cầu chì bảo vệ qua tải ngắn mạch Trong lưới điện áp cao (>1000 V) cầu chì thường dùng vị trí sau: - Bảo vệ máy biến áp đo lường cấp điện áp - Kết hợp với cầu dao phụ tải thành máy cắt phụ tải để bảo vệ đường dây trung áp - Đặt phía cao áp trạm biến áp phân phối để bảo vệ ngắn mạch cho máy biến áp Cầu chì chế tạo nhiều kiểu, nhiều cấp điện áp khác nhau, cấp điện áp trung áp cao thường sử dụng loại cầu chì ống Cầu chì chọn kiểm tra theo điều kiện sau: - Điện áp dịnh mức: Uđm.CC  Uđm.mạng = 22 kV I �I lv max - Dòng điện định mức: đm.CC - Dòng cắt định mức: Iđmc  IN - Với trạm biến áp B1, B3, B4 có SđmBA = 630 kVA I đm.CC �I max  kqtđmBA S 3.U đm  1, 630  23,146 A 3.22 Chọn cầu chì tự rơi loại C710-211PB Chance (Mỹ) chế tạo Tra bảng 2.1 trang 104 “Sổ tay thiết bị điện”- Ngô Hồng Quang Thông số cầu chì tự rơi loại C710-211PB Uđm (kV) Nguyễn Minh Trí Iđm (A) Iđmc (kA) Đồ án Cung cấp điện Hả i 27 100 GVHD: TS Phạm Mạnh Dòng cắt định mức: Iđmc  IN => Thỏa mãn - Với trạm biến áp B2 có SđmBA = 750 kVA I đm.CC �I max  kqtđmBA S 3.U đm  1, 750  27,56( A) 3.22 - Chọn cầu chì tự rơi loại C710-211PB Chance (Mỹ) chế tạo Tra bảng 2.1 trang 104 “Sổ tay thiết bị điện”- Ngô Hồng Quang Thơng số cầu chì tự rơi loại C710-211PB Uđm (kV) Iđm (A) Iđmc (kA) 27 100 Dòng cắt định mức: Iđmc  IN => Thỏa mãn - Với trạm biến áp B5 có SđmBA = 320 kVA I đm.CC �I max  kqtđmBA S 3.U đm  1, 320  11, 76( A) 3.22 Chọn cầu chì tự rơi loại C710-211PB Chance (Mỹ) chế tạo Tra bảng 2.1 trang 104 “Sổ tay thiết bị điện”- Ngơ Hồng Quang Thơng số cầu chì tự rơi loại C710-211PB Uđm (kV) Iđm (A) Iđmc (kA) 27 100 Dòng cắt định mức: Iđmc  IN => Thỏa mãn 4.2.6 Lựa chọn Aptomat kiểm tra: Cấp điện áp lựa chọn aptomat cấp điện áp 22kV: Aptomat thiết bị đóng cắt hạ áp, có chức bảo vệ tải ngắn mạch Do có ưu điểm hẳn cầu chì khả làm việc chắn, tin cậy, an tồn, đóng cắt đồng thời ba pha khả tự động hoá cao, nên Aptomat dù đắt tiền ngày sử dụng rộng rãi lưới điện hạ áp công nghiệp lưới điện chiếu sáng sinh hoạt Aptomat tổng, Aptomat phân đoạn Aptomat nhánh chọn dùng Aptomat Nhật chế tạo Aptomat chọn theo điều kiện sau: * Đối với Aptomat tổng Aptomat phân đoạn Nguyễn Minh Trí Đồ án Cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hả i Uđm.A  Uđm.m = 22 kV - Điện áp định mức: I đm A �I lv max  kqt I dmMBA  - Dòng điện định mức: kqtđmBA S ( A) 3.U đm - Dòng cắt định mức: Iđmc  IN - Với trạm biến áp B1, B3, B4 có SđmBA = 630 kVA Uđm.A  Uđm.m = 22 kV I đm A �I max  kqtđmBA S 3.U đm  1, 4.630  23,147 A 3.22 Tra bảng 31.pl “ Bài tập cung cấp điện”- Trần Quang Khánh, ta lựa chọn aptomat Nhật Bản chế tạo EA103G có thơng số sau Số lượng Loại EA103G Uđm Iđm Icắt đm V A kA 380 60 14 Số cực Dòng cắt định mức: Iđmc  IN - Với trạm biến áp B2 có SđmBA = 750 kVA I đm.CC �I max  kqtđmBA S 3.U đm  1, 750  27,56( A) 3.22 Tra bảng 31.pl “ Bài tập cung cấp điện”- Trần Quang Khánh, ta lựa chọn aptomat Nhật Bản chế tạo EA103G có thơng số sau Loại Số lượng EA103G Uđm Iđm Icắt đm V A kA 380 60 14 Số cực Dòng cắt định mức: Iđmc  IN - Với trạm biến áp B5 có SđmBA = 320 kVA I đm.CC �I max  kqtđmBA S 3.U đm  1, 320  11, 76( A) 3.22 Tra bảng 31.pl “ Bài tập cung cấp điện”- Trần Quang Khánh, ta lựa chọn aptomat Nhật Bản chế tạo EA103G có thơng số sau Nguyễn Minh Trí Đồ án Cung cấp điện Loại Số lượng EA103G GVHD: TS Phạm Mạnh Hả i Uđm Iđm Icắt đm V A kA 380 60 14 Số cực Dòng cắt định mức: Iđmc  IN CHƯƠNG V TÍNH TỐN BÙ HỆ SỐ CƠNG SUẤT Tính tốn bù hệ số công suất để nâng cos�=0.9 Vấn đề sử dụng hợp lý tiết kiệm điện xí nghiệp cơng nghiệp có ý nghĩa lớn kinh tế xí nghiệp tiêu thụ khoảng 55 tổng số điện sản xuất Hệ số công suất cos tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý tiết kiệm hay khơng Nâng cao hệ số công suất cos 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 kháng Q Công suất tác dụng công suất biến thành nhiệt thiết bị dùng điện, cơng suất phản kháng Q cơng suất từ hố máy điện xoay chiều, khơng sinh cơng Q trình trao đổi công suất phản kháng máy phát hộ tiêu dùng điện qúa trình dao động Mỗi chu kỳ dòng điện, Q đổi chiều bốn lần, giá trị trung bình Q 1/2 chu kỳ dòng điện khơng Việc tạo cơng suất phản kháng khơng đòi hỏi tiêu tốn lượng động sơ cấp quay máy phát điện Mặt khác công suất phản kháng cung cấp cho hộ tiêu dùng điện khơng thiết phải lấy từ nguồn Vì để tránh truyền tải lượng Q lớn đường dây, người ta đặt gần hộ tiêu dùng điện máy sinh ra Q (tụ điện, máy bù đồng bộ, ) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải, làm gọi bù công suất phản kháng Khi bù công suất phản kháng góc lệch pha dòng điện điện áp mạch nhỏ đi, hệ số công suất cos mạng nâng cao Giữa P, Q góc  có quan hệ sau: arctg  = Nguyễn Minh Trí P Q Đồ án Cung cấp điện Hả i GVHD: TS Phạm Mạnh Khi lượng P khơng đổi, nhờ có bù cơng suất phản kháng, lượng Q truyền tải đường dây giảm xuống, góc  giảm, kết cos tăng lên Hệ số công suất cos nâng cao lên đưa đến hiệu sau: * Giảm tổn thất công suất tổn thất điện mạng điện * Giảm tổn thất điện áp mạng điện * Tăng khả truyền tải đường dây máy biến áp * Tăng khả phát máy phát điện Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cos * Nâng cao hệ số công suất cos tự nhiên: tìm biện pháp để hộ tiêu thụ điện giảm bớt lượng công suất phản pháng tiêu thụ như: hợp lý hoá trình sản xuất, giảm thời gian chạy khơng tải động cơ, thay động thường xuyên làm việc non tải động có cơng suất hợp lý hơn, Nâng cao hệ số công suất cos tự nhiên có lợi đưa lại hiệu kinh tế lâu dài mà đặt thêm thiết bị bù * Nâng cao hệ số công suất cos biện pháp bù công suất phản kháng Thực chất đặt thiết bị bù gần hộ tiêu dùng điện để cung cấp công suất phản kháng theo yêu cầu chúng, nhờ giảm lượng CSPK phải truyền tải đường dây 5.1 Xác định dung lượng bù cần thiết: Dung lượng bù cần thiết cho nhà máy xác định theo công thức sau: Qbù = Pttnm ( tg1 - tg2 ) Trong đó: Pttnm - phụ tải tác dụng tính toán nhà máy, Pttnm = 1692.31 kW 1 - góc ứng với hệ số cơng suất trung bình trước bù cos1 = 0.664  tg1 =1,129 2 - góc ứng với hệ số cơng suất bắt buộc sau bù cos2 = 0,9  tg2 =0,484 Với nhà máy thiết kế ta tìm dung lượng bù cần thiết: Qbù = Pttnm* ( tg1 - tg2 ) = 1692.31* ( 1.129 – 0.484 ) = 1091.54 kVAr 5.2 Phân bố dung lượng bù cho trạm biến áp phân xưởng Từ trạm phân phối trung tâm máy biến áp phân xưởng mạng hình tia gồm nhánh có sơ đồ nguyên lý sơ đồ thay tính tốn sau: Cơng thức tính dung lượng bù tối ưu cho nhánh mạng hình tia: Nguyễn Minh Trí Đồ án Cung cấp điện Hả i GVHD: TS Phạm Mạnh (Q  Q ) ttnm b R td R i Qbi = Qi Trong đó: Qbi - cơng suất phản kháng cần bù đặt phụ tải thứ i [kVAr] Qi - công suất tính tốn phản kháng ứng với phụ tải thứ i [kVAr] Qb - cơng suất bù tồn nhà máy, Qb =1091.54 kVAr Qttnm - phụ tải tính tốn phản kháng tồn nhà máy, tính chươngI: Qttnm = 3525,78 kVAr Ri - điện trở nhánh thứ i [], Ri = RB +RC RB: điện trở máy biến áp ()  P U N dmBA 10 n S dmBA RB = () RC: điện trở đường cáp () RC =r0 L () Rtđ = 1 1    R R2 Rn Bảng 5.2.1 Tính tốn điện trở lộ đường dây trung áp: Tên Số lộ L (m) Ftc (mm2) R( PPTT-B1 PPTT-B2 PPTT-B3 PPTT-B4 PPTT-B5 2 2 55 45 45 45 80 35 35 35 35 35 0.524 0.524 0.524 0.524 0.524  Tính điện trở máy biến áp:  P U N dmBA 10 n S dmBA RB = () Trong đó: PN – tổn thất cơng suất ngắn mạch (kW) Uđm - điện áp định mức MBA (kV) SđmBA – công suất định mức MBA (kVA) Bảng 5.2.2 Điện trở máy biến áp Nguyễn Minh Trí Đồ án Cung cấp điện TBA Hả i Sđm, kVA Pn, kW 250 560 250 630 180 3.05 5.27 3.05 6.04 2.15 B1 B2 B3 B4 B5 GVHD: TS Phạm Mạnh UN% Số máy RB,  4 4.5 2 2 11.810 4.067 11.810 3.683 16.059 * Tính điện trở nhánh Bảng 5.2.3 Điện trở nhánh Đường cáp RB, Ω Rd, Ω TPPTT-B1 TPPTT-B2 TPPTT-B3 TPPTT-B4 TPPTT-B5 11.810 4.067 11.810 3.683 16.059 0.524 0.524 0.524 0.524 0.524 R =RB+Rd, Ω 1/R 11.838 4.090 11.833 3.706 16.101 Rtđ 0.084 0.244 0.085 0.270 0.062 0.896 Xác định dung lượng bù tối ưu cho nhánh (Q  Q ) ttnm b R td R i Qbi = Qi (kVAr) Bảng 5.2.4 Dung lượng bù tối ưu cho nhánh Tên nhánh TPPTT-B1 TPPTT-B2 TPPTT-B3 TPPTT-B4 TPPTT-B5 Ri Qi, kVAr 11.838 4.090 11.833 3.706 16.101 Qttnm, kVAr 287.601 724.277 335.041 857.897 169.658 2006.23 Qb, kVAr Qbi, kVAr 1091.54 183.942 424.265 231.337 526.800 93.440 Do trạm sử dụng hai máy biến áp nên cần chọn tụ chẵn để chia cho hai phân đoạn góp hạ áp Chọn dùng loại tủ điện bù có điện áp định mức 380V, cụ thể với trạm biến áp (Thông số kỹ thuật theo tài liệu cung cấp điện Trần Quang Khánh bảng 40.pl trang 309) Bảng 5.2.5 Chọn tụ bù TBA Qi, kVAr Nguyễn Minh Trí Qbù i, kVAr loại tụ số pha Qi, kVAr số tụ Đồ án Cung cấp điện Hả i GVHD: TS Phạm Mạnh B1 287.601 183.942 KKY-0,38-V 280 B2 724.277 424.265 KKY-0,38-V 280 B3 335.041 231.337 KCL-0,38-25-3Y3 25 B4 857.897 526.800 KKY-0,38-V 280 B5 169.658 93.440 KC2-0,38-28-3Y1 28 5.3Tính tốn lại cossau đặt tụ bù - Tổng lượng công suất tụ bù : Qtụ bù = 280 +25 +4 160 + 28 = 1972 (kVAr) - Lượng công suất phản kháng truyền lưới cao áp nhà máy sau bù Q = Qttnm - Q tụ bù = 3525,78 - 1972 = 1553,78 kVAr - Hệ số công suất nhà máy sau bù: Q 1553, 78  tg = P 3525, 78 = 0,4407  cos = 0,915  Kết luận: Theo quy định EVN hệ số cơng suất u cầu hệ thống tram biến áp nguồn cos ≥ 0.9 Sau lắp đặt bù cho lưới hạ áp nhà máy hệ số công suất cos nhà máy đạt yêu cầu Tài liệu tham khảo Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV Ngô Hồng Quang NXB Khoa học - Kỹ thuật, 2002 Quy phạm trang bị điện Bài tập cung cấp điện Trần Quang Khánh NXB Khoa học - Kỹ thuật Nguyễn Minh Trí ... phương án sau: Phương án 1: B1 B2 13 B3 B4 B5 10 Phương án 2: Nguyễn Minh Trí 11 12 15 14 Đồ án Cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hả i B1 B2 13 B3 B4 B5 10 Nguyễn Minh Trí 11 12 15 14 Đồ án Cung cấp. .. - Trạm biến áp B1: Cung cấp điện cho phụ tải - Trạm biến áp B2: Cung cấp điện cho phụ tải 2, 3, Trạm biến áp B3: Cung cấp điện cho phụ tải 5, 6, Trạm biến áp B4: Cung cấp điện cho phụ tải 8,... 51.68 Page Đồ án cung cấp điện GVHD: TS Phạm Mạnh Hải Tổng 1910.80 1990.93 2360.27 Bảng 1.1: Phụ tải tính11 tốn cho phân xưởng Nguyễn Minh Trí Page 3087.83 Đồ án Cung cấp điện Hả i GVHD: TS Phạm