Thiết kế hệ thống cung cấp điện cung cấp điện cho nhà máy cơ khí địa phương

LỜI NÓI ĐẦU.......................................................................................................4 CHƯƠNG I. XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY.........................................................................................5 I.Giới thiệu chung về nhà máy..............................................................................5 IICác phương pháp xác định phụ tải tính toán......................................................6 1.Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt..................................................6 2.Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình......................................7 III.Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí...........................8 1.Phân nhóm các phụ tải.....................................................................................8 2.Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải...........................................10 3.Tính toán phụ tải chiếu sáng..........................................................................14 4. Phụ tải tính toán toàn phân xưởng................................................................14 IV. Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng còn lại.................................14 V.Xác định phụ tải tính toán của nhà máy..........................................................20 VI.Xác định tâm phụ tải điện và vẽ biểu đồ........................................................20 1.Biểu đồ phụ tải...............................................................................................20 2.Xác định tâm phụ tải điện..............................................................................21 CHƯƠNG II. THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO TOÀN NHÀ MÁY..........................23 I.Chọn cấp điện áp vận hành...............................................................................23 II. Vạch các phương án cung cấp điện................................................................23 1.Phương án về các trạm biến áp phân xưởng..................................................23 1.1.Phương án 1: Đặt 7 trạm biến áp phân xưởng..........................................24 1.2.Phương án 2: Đặt 6 trạm biến áp phân xưởng..........................................27 2.Xác định vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng...........................................29 3.Phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng.........................30 3.1.Các phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng............30 3.2.Xác định vị trí đặt các trạm biến áp trung gian, trạm phân phối trung tâm.......................................................................................................................36 III.Tính toán kinh tế lựa chọn phương án.........................................................36 III.1.Phương án 1.................................................................................................36 1.Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng ΔA trong các trạm biến áp.........................................................................................................36 2.Chọn cáp và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện......................................................................................................................38 3.Chi phí tính toán cho phương án 1.................................................................43 III.2.Phương án 2.................................................................................................43 1.Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng ΔA trong các trạm biến áp.........................................................................................................44 2.Chọn cáp và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện......................................................................................................................45 3.Chi phí tính toán cho phương án 2.................................................................46 III.3.Phương án 3.................................................................................................48 1.Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng ΔA trong các trạm biến áp........................................................................................................ 49 2.Chọn cáp và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện......................................................................................................................49 3.Chi phí tính toán cho phương án 3.................................................................51 III.4.Phương án 4.................................................................................................51 1.Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng ΔA trong các trạm biến áp.........................................................................................................52 2.Chọn cáp và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện......................................................................................................................53 3.Chi phí tính toán cho phương án 4.................................................................54 IV. Thiết kế chi tiết cho phương án 4..................................................................56 1.Chọn dây dẫn từ nguồn điện về nhà máy.......................................................56 2.Trạm phân phối trung tâm..............................................................................57 3.Trạm biến áp phân xưởng..............................................................................59 3.1.Chọn dao cách ly......................................................................................60 3.2.Chọn cầu chì cao áp..................................................................................60 3.3. Chọn áptômat và thanh dẫn cho tủ phân phối hạ áp................................61 4. Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị điện ......................................67 4.1 Tính toán ngắn mạch phía cao áp.............................................................67 4.2.Tính toán ngắn mạch phía hạ áp...............................................................70 CHƯƠNG III. THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ...................................................................................................78 I.Phương án cấp điện cho trạm biến áp phân xưởng...........................................78 1.Yêu cầu chung................................................................................................78 2.Lựa chọn phương án......................................................................................79 II.Lựa chọn các thiết bị cho phân xưởng.............................................................80 1.Chọn áptômát đặt tại trạm biến áp B5 ..........................................................80 2.Chọn cáp từ trạm biến áp B5 về tủ phân phối................................................80 3.Chọn tủ phân phối..........................................................................................81 4.Chọn cáp từ tủ phân phối tới tủ động lực.......................................................82 5.Chọn áptômát tổng và thanh góp cho các tủ đông lực...................................83 III.Tính toán ngắn mạch phía hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí................83 1.Các thông số của sơ đồ thay thế.....................................................................84 2.Tính toán ngắn mạch và kiểm tra thiết bị đã chọn.........................................85 III.Chọn áptômát và dây dẫn cho các thiết bị......................................................90 1.Chọn áptômát và cáp cho nhóm 1..................................................................91 2.Chọn áptômát và cáp cho nhóm còn lại.........................................................92 CHƯƠNG IV. THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ..................96 I.Giới thiệu chung................................................................................................96 1.Một số hình thức chiếu sáng..........................................................................96 2.Một số thiết bị dùng cho chiếu sáng..............................................................96 3.Yêu cầu dối với hệ thống chiếu sáng............................................................ 97 4.Phương pháp tính toán chiếu sáng theo hệ số sử dụng................................. 97 II.Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng SCCK................................................... 98 1.Xác định số lượng, công suất bóng đèn........................................................ 98 2.Thiết kế mạng chiếu sáng............................................................................. 99 CHƯƠNG V.BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO NHÀ MÁY...............103 I.Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng.....................................................103 II.Tính toán bù công suất phản kháng để nâng cao cos..................................104 1.Xác định dung lượng bù...............................................................................104 2.Chọn thiết bị bù............................................................................................104 3.Vị trí đặt thiết bị bù......................................................................................105 4.Phân phối dung lượng bù trong mạng hình tia.............................................105 III.bù công suất phản kháng cho nhà máy.........................................................106 1.Xác định dung lượng và lựa chọn thiết bị bù...............................................106 2.Phân bố dung lượng bù cho các trạm biến áp phân xưởng..........................107 CHƯƠNG VI.THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN XƯỞNG ........................111 I.Giới thiệu chung..............................................................................................111 II.Lựa chọn các thiết bị chính cho trạm.............................................................111 1.Chọn máy biến áp........................................................................................112 2.Chọn thiết bị cao áp.....................................................................................112 II.Kết cấu trạm biến áp phân xưởng..................................................................116 III.Nối đất trạm biến áp.....................................................................................117 CHƯƠNG VII. THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY TRUNG ÁP CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY..........120 I.Các số liệu về dây AC50 phục vụ cho tính toán............................................120 II.Lựa chọn các phần tử của đường dây............................................................120 III.Tính ứng suất, độ võng và kiểm tra khoảng cách an toàn............................121 1.Tính ứng suất và độ võng.............................................................................121 2.Kiểm tra khoảng cách an toàn......................................................................124 IV.Kiểm tra khả năng chịu uốn ........................................................................124 1. Kiểm tra khả năng chịu uốn cột trung gian.................................................125 2.Kiểm tra khả năng chịu uốn cột góc............................................................126 3.Kiểm tra khả năng chịu uốn cột cuối...........................................................126 V.Thiết kế và kiểm tra móng, cột. ....................................................................127 1. Móng cột trung gian....................................................................................127 2.Móng cột néo...............................................................................................128 3.Kiểm tra móng cột góc và cột cuối..............................................................130

Trang 1

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 4

CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN NHÀ MÁY 5

I.Giới thiệu chung về nhà máy 5

IICác phương pháp xác định phụ tải tính toán 6

1.Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt 6

2.Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình 7

III.Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí 8

1.Phân nhóm các phụ tải 8

2.Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải 10

3.Tính toán phụ tải chiếu sáng 14

4 Phụ tải tính toán toàn phân xưởng 14

IV Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng còn lại 14

V.Xác định phụ tải tính toán của nhà máy 20

VI.Xác định tâm phụ tải điện và vẽ biểu đồ 20

1.Biểu đồ phụ tải 20

2.Xác định tâm phụ tải điện 21

CHƯƠNG II THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO TOÀN NHÀ MÁY 23

I.Chọn cấp điện áp vận hành 23

II Vạch các phương án cung cấp điện 23

1.Phương án về các trạm biến áp phân xưởng 23

1.1.Phương án 1: Đặt 7 trạm biến áp phân xưởng 24

1.2.Phương án 2: Đặt 6 trạm biến áp phân xưởng 27

2.Xác định vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng 29

3.Phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng 30

3.1.Các phương án cung cấp điện cho các trạm biến áp phân xưởng 30

3.2.Xác định vị trí đặt các trạm biến áp trung gian, trạm phân phối trung tâm 36

III.Tính toán kinh tế - lựa chọn phương án 36

III.1.Phương án 1 36

1.Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng ΔA trong cácA trong các trạm biến áp 36

2.Chọn cáp và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện 38

3.Chi phí tính toán cho phương án 1 43

1.Chọn máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng ΔA trong cácA trong các trạm biến áp 44

Trang 2

IV Thiết kế chi tiết cho phương án 4 56

1.Chọn dây dẫn từ nguồn điện về nhà máy 56

2.Trạm phân phối trung tâm 57

3.Trạm biến áp phân xưởng 59

3.1.Chọn dao cách ly 60

3.2.Chọn cầu chì cao áp 60

3.3 Chọn áptômat và thanh dẫn cho tủ phân phối hạ áp 61

4 Tính toán ngắn mạch và kiểm tra các thiết bị điện 67

4.1 Tính toán ngắn mạch phía cao áp 67

4.2.Tính toán ngắn mạch phía hạ áp 70

CHƯƠNG III THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 78

I.Phương án cấp điện cho trạm biến áp phân xưởng 78

1.Yêu cầu chung 78

2.Lựa chọn phương án 79

II.Lựa chọn các thiết bị cho phân xưởng 80

1.Chọn áptômát đặt tại trạm biến áp B5 80

2.Chọn cáp từ trạm biến áp B5 về tủ phân phối 80

3.Chọn tủ phân phối 81

4.Chọn cáp từ tủ phân phối tới tủ động lực 82

5.Chọn áptômát tổng và thanh góp cho các tủ đông lực 83

III.Tính toán ngắn mạch phía hạ áp của phân xưởng sửa chữa cơ khí 83

1.Các thông số của sơ đồ thay thế 84

2.Tính toán ngắn mạch và kiểm tra thiết bị đã chọn 85

III.Chọn áptômát và dây dẫn cho các thiết bị 90

1.Chọn áptômát và cáp cho nhóm 1 91

2.Chọn áptômát và cáp cho nhóm còn lại 92

CHƯƠNG IV THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 96

I.Giới thiệu chung 96

Trang 3

1.Một số hỡnh thức chiếu sỏng 96

2.Một số thiết bị dựng cho chiếu sỏng 96

3.Yờu cầu dối với hệ thống chiếu sỏng 97

4.Phương phỏp tớnh toỏn chiếu sỏng theo hệ số sử dụng 97

II.Thiết kế chiếu sỏng cho phõn xưởng SCCK 98

1.Xỏc định số lượng, cụng suất búng đốn 98

2.Thiết kế mạng chiếu sỏng 99

CHƯƠNG V.BÙ CễNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO NHÀ MÁY 103

I.í nghĩa của việc bự cụng suất phản khỏng 103

II.Tớnh toỏn bự cụng suất phản khỏng để nõng cao cos 104

1.Xỏc định dung lượng bự 104

2.Chọn thiết bị bự 104

3.Vị trớ đặt thiết bị bự 105

4.Phõn phối dung lượng bự trong mạng hỡnh tia 105

III.bự cụng suất phản khỏng cho nhà mỏy 106

1.Xỏc định dung lượng và lựa chọn thiết bị bự 106

2.Phõn bố dung lượng bự cho cỏc trạm biến ỏp phõn xưởng 107

CHƯƠNG VI.THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP PHÂN XƯỞNG 111

I.Giới thiệu chung 111

II.Lựa chọn cỏc thiết bị chớnh cho trạm 111

1.Chọn mỏy biến ỏp 112

2.Chọn thiết bị cao ỏp 112

II.Kết cấu trạm biến ỏp phõn xưởng 116

III.Nối đất trạm biến ỏp 117

CHƯƠNG VII THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY TRUNG ÁP CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY 120

I.Cỏc số liệu về dõy AC-50 phục vụ cho tớnh toỏn 120

II.Lựa chọn cỏc phần tử của đường dõy 120

III.Tớnh ứng suất, độ vừng và kiểm tra khoảng cỏch an toàn 121

1.Tớnh ứng suất và độ vừng 121

2.Kiểm tra khoảng cỏch an toàn 124

IV.Kiểm tra khả năng chịu uốn 124

1 Kiểm tra khả năng chịu uốn cột trung gian 125

2.Kiểm tra khả năng chịu uốn cột gúc 126

3.Kiểm tra khả năng chịu uốn cột cuối 126

V.Thiết kế và kiểm tra múng, cột .127

1 Múng cột trung gian 127

2.Múng cột nộo 128

3.Kiểm tra múng cột gúc và cột cuối 130

VI Nối đất cho cột điện 131

TÀI LIỆU THAM KHẢO 132

Trang 4

LỜI NÓI ĐẦU

Điện năng là một dạng năng lượng phổ biến và có tầm quan trọng không thể

thiếu được trong bất kì ngành kinh tế quốc dân của mỗi nước Như chúng ta xác định và thống kê được rằng khoảng 70% điện năng được sản xuất ra dùng trong các xí nghiệp và nhà máy công nghiệp Vấn đề đặt ra cho chúng ta là đã sản xuất ra được điện năng nhưng làm thế nào để cung cấp điện cho các phụ tải điện hiệu quả và tin cậy.Vì vậy cung cấp điện cho các nhà máy xí nghiệp công nghiệp có ý nghĩa to lớn đối với nền kinh tế quốc dân.

Trong đồ án tốt nghiệp này ta thiết kế hệ thống cấp điện cho nhà máy cơ khí địa phương Nhà máy có 10 phân xưởng sản xuất với công suất đặt cỡ khoảng 10MW, do yêu cầu về điện năng cho sản xuất nhà máy được xếp vào phụ tải loại 1 Nguồn điện cấp cho nhà máy được lấy từ đường cao áp 110 kV qua trạm biến áp trung gian xuống cấp 35kV đưa về nhà máy, đường điện cao

áp cách nhà máy 5 Km.

Đồ án tốt nghiệp là cơ hội cho mỗi sinh viên một lần nữa kiểm tra và đánh giá những kiến thức mà mình đã thu lượm được sau 5 năm trên ghế nhà trường trước khi bước vào công việc thực tế Việc thiết kế cấp điện cho một nhà máy đòi hỏi người thiết kế phải có kinh nghiệm có hiểu biết sâu rộng về vấn đề liên quan Chỉ như vậy mới có một bản thiết kế hoàn chỉnh chính xác Trong phạm vi

đồ án chắc chắn không tránh khỏi những sai sót, kính mong thầy giáo và các bạn góp ý để bản thiết kế được hoàn chỉnh hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Ngô Hồng Quang đã tận tình giúp đỡ

em hoàn thành tốt bản thiết kế hệ thống cung cấp điện này.

Sinh viên thực hiện

Vũ Hải Đông

Trang 5

CHƯƠNG I XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CỦA CÁC PHÂN XƯỞNG VÀ TOÀN

NHÀ MÁY

I.Giới thiệu chung về nhà máy.

Nhà máy cơ khí địa phương là nhà máy có quy mô lớn, gồm có 11 phân xưởng

và bộ phận sản xuất với tổng công suất cỡ khoảng 10MW Nhà máy là một hộtiêu thụ điện năng lớn vì vậy cần đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện năng và chấtlượng điện năng cho toàn nhà máy

Phụ tải của nhà máy chia làm hai loại:

+ Phụ tải động lực

+ Phụ tải chiếu sáng

Mặt bằng nhà máy cơ khí địa phương

Bảng 1.1 Phụ tải nhà máy cơ khí địa phương

Số trên

mặt

bằng

Tên phân xưởng Công suất đặt (kW)

7 Phân xưởng sửa chữa cơ khí theo tính toán

9 Bộ phận hành chính và ban quản lý 120( Chưa kể chiếu sáng)

11 Chiếu sáng các phân xưởng Xác định theo diện tích

Trang 6

II.Các phương pháp xác định phụ tải tính toán.

Tùy theo quy mô công trình mà phụ tải điện phải được xác định theo phụ tảithực tế hoặc còn phải kể đến khả năng phát triển của công trình trong tương lai 5năm, 10 năm hoặc lâu hơn nữa Như vậy việc xác định phụ tải tính toán là phảigiải bài toán dự báo phụ tải ngắn hạn hoặc dài hạn

Dự báo phụ tải ngắn hạn tức là xác định phụ tải của công trình ngay sau khicông trình đi vào vận hành Phụ tải đó được gọi là phụ tải tính toán

Dựa vào đó người thiết kế sẽ lựa chọn các thiết bị: Máy biến áp, các thiết bịđóng cắt, bảo vệ…để tính các tổn thất công suất,điện áp, chọn các thiết bị bù…vv.Việc xác định chính xác phụ tải tính toán thường rất khó bởi nó phụ thuộcvào nhiều yếu tố: Công suất, số lượng thiết bị… nhưng nó rất quan trọng bởi vìnếu phụ tải tính toán được nhỏ hơn phụ tải thực tế sẽ làm giảm tuổi thọ các thiết

bị, có khi dẫn đến cháy nổ Ngược lại thì các thiết bị được chọn sẽ quá lớn gâylãng phí Khi thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xí nghiệp hoặc nhà xưởngthường dùng hai phương pháp xác định phụ tải tính toán

1.Xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt P đ

* Đối với phụ tải động lực:

Ptt=knc.Pđ

Qtt=Ptt.tg

trong đó :

knc: là hệ số nhu cầu, tra trong sổ tay kĩ thuật

Pđ: là công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, coi Pđ=Pđm cos : hệ số công suất tính toán, tra trong sổ tay kĩ thuật, từ đó rút ra tg Đối với phụ tải chiếu sáng:

Pcs =p0.Ftrong đó : p0: suất chiếu sáng trên đơn vị diện tích(W/m2), trong thiết kế sơ bộ cóthể lấy theo số liệu tham khảo

F: diện tích cần được chiếu sáng (m2) Tùy theo từng loại đèn mà ta có hệ số công suất cos khác nhau, nếu sử dụngđèn sợi đốt thì cos =1 và Qcs=0, nếu sử dụng đèn tuýt thì cos =0,6-0,8 khi đó:

Qcs=Pcs.tg

Từ đó ta tính được phụ tải tính toán toàn phần của mỗi phân xưởng

tt cs tt cs (P  P )  (Q  Q ) Cuối cùng, phụ tải tính toán xí nghiệp xác định bằng cách lấy tổng phụ tải cácphân xưởng có kể đến hệ số đồng thời

Trang 7

ttXN ttXN

P cos = S



kđt : hệ số đồng thời, xét khả năng phụ tải các phân xưởng không đồng thờicực đại Có thể lấy:

kđt = 0,9-0,95 khi số phân xưởng n=2-4

kđt = 0,8-0,85 khi số phân xưởng n=5-10

Phụ tải tính toán xác định theo công thức trên dùng để thiết kế mạng cao ápcủa xí nghiệp

2 Xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình.

Sau khi xí nghiệp đã có thiết kế chi tiết cho từng phân xưởng, ta đã có cácthông tin chính xác về mặt bằng bố trí máy móc, thiết bị, biết được công suất vàquá trình công nghệ của từng thiết bị, ta có thể bắt tay vào thiết kế mạng điện hạ

ksd : hệ số sử dụng của nhóm thiết bị, tra sổ tay

kmax : hệ số cực đại, tra đồ thị hoặc tra bảng theo hai đại lượng ksd và nhq

nhq : số thiết bị dùng điện hiệu quả

nhq được xác định như sau:

Xác định n1: số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng một nửa công suất củathiết bị có công suất lớn nhất

Xác định P1 : công suất của n thiết bị trên

P1= n1

Trang 8

Bảng tra kmax chỉ bắt đầu từ nhq = 4, khi nhq < 4 phụ tải tính toán được xác địnhtheo công thức:

Ptt = n1

 kti.Pđmi

trong đó

kti : hệ số tải, có thể lấy trị số gần đúng như sau:

kt =0,9 với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn

kt =0,75 với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

Phụ tải tính toán toàn phân xưởng với n nhóm

Pđm(kW) Iđm(A)1

máy

Toànbộ

Nhóm 1

Trang 9

Nhóm 3

Trang 10

2.Xác định phụ tải tính toán cho các nhóm phụ tải.

Pđm(kW) Iđm(A)1

máy

Toànbộ

Pđm(kW) Iđm(A)1

máy

Toànbộ

Trang 11

Pđm(kW) Iđm(A)1

máy

Toànbộ

6 Máy bào giường một

Trang 12

Pđm(kW) Iđm(A)1

máy

Toànbộ

Trang 13

2.5 Phụ tải tính toán của nhóm 5.

Số liệu tính toán nhóm 5

lượng

Kí hiệutrên mặtbằng

Pđm(kW) Iđm(A)1

máy

Toànbộ

Số liệu tính toán nhóm 6

lượng

Kí hiệutrên mặtbằng

Pđm(kW) Iđm(A)1

máy

Toànbộ

Trang 14

3.Tính toán phụ tải chiếu sáng.

Để tính toán phụ tải chiếu sáng lấy suất chiếu sáng chung cho xưởng là

Qttpx = kđt n

1

 Qtti = 0,8.(39,64+15,78+27,34+26,22+34,55+7,89) = 121,14(kVAr)

ttpx cs ttpx cs (P  P )  (Q  Q )

IV Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng còn lại.

Do chỉ biết trước công suất đặt và diện tích của các phân xưởng nên ở đây sẽ

sử dụng phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

- Công suất tính toán động lực Pđl=knc.Pđ

- Công suất tính toán chiếu sáng Pcs=P0.F

- Công suất tính toán tác dụng của toàn phân xưởng Ptt=Pđl+Pcs

- Công suất tính toán phản kháng của toàn phân xưởng Qtt=Ptt.tgφ

- Công suất tính toán toàn phân xưởng Stt=Ptt/cosφ

1.Phân xưởng kết cấu kim loại.

Công suất đặt: Pđ=2500(kW) , diện tích:F=1500 m2

Trang 15

Tra bảng ta có knc=0,6 và cosφ=0,7 =>tg tg= 1,02 ; p0=15 (W/m2), ở đây ta sửdụng đèn sợi đốt nên có cosφcs=1

Công suất tính toán chiếu sáng:

2.Phân xưởng lắp ráp cơ khí.

Trang 16

Công suất tính toán phân xưởng:

Trang 17

6.Trạm bơm.

7.Phân xưởng gia công gỗ.

Tra bảng ta có knc=0,8 và cosφ=0,8 =>tg tg= 0,75 ; p0=10 (W/m2), ở đây ta sửdụng đèn huỳnh quang nên có cosφcs=08 =>tg tgcs= 0,75

Pcs=p0.F=10.2200=22000(W)=22(kW)

Qcs=Pcs.tgφcs=22.0,75 =16,5(kVAr)

Công suất tính toán động lực:

Trang 18

Trang 19

Bảng 1.3.Phụ tải tính toán của các phân xưởng

Với

1 Phân xưởng kết cấu kim loại 6 Trạm bơm

2 Phân xưởng lắp ráp cơ khí 7 Phân xưởng sửa chữa cơ khí

4 Phân xưởng nén khí 9 Bộ phận hành chính và ban quản lí

tt F ,

m2

Pđ ,kW

knc cosφ/tgφ P0,

kW

Pcs ,kW

Pđl,kW

Ptt ,kW

Qtt ,kVAr

Stt ,kVA

Itt ,A

Trang 20

Từ kết quả bảng trên ta có:

Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy :

Pttnm=kđt.

9 1 tti P =0,8 5805,13=4644,1(kW)

Phụ tải tính toán phản kháng của toàn nhà máy:

Qttnm=kđt.

9 1

tti Q

V.Xác định tâm phụ tải điện và vẽ biểu đồ.

Biểu đồ phụ tải điện là một vòng tròn vẽ trên mặt phẳng, có tâm trùng với tâmcủa phụ tải điện, có diện tích tương ứng với công suất của phụ tải theo tỉ lệ xíchnào đó tùy chọn Biểu đồ phụ tải cho phép người thiết kế hình dung được sựphân bố phụ tải trong một phạm vi nào đó, từ đó có cơ sở để lập các phương áncung cấp điện

trong đó:

Si: là phụ tải tính toán của phân xưởng thứ i(kVA)

Ri: Bán kính vòng tròn biểu đồ phụ tải phân xưởng thứ i

P

360

Trang 21

Kết quả tính toán cho các phân xưởng còn lại được tổng kết trong bảng 1.4

Bảng 1.4.Bán kính và góc αcs của biểu đồ phụ tải

tt Pcs,kW Ptt,kW Stt ,kVA Tâm phụ tải R

(mm)

αcs

X(mm)

Y(mm)

2.Xác định tâm phụ tải điện.

Tâm phụ tải điện là điểm thỏa mãn điều kiện mômen phụ tải đạt giá trị cựctiểu.Để xác định tọa độ của tâm phụ tải có thể sử dụng công thức sau:

X0=



n 1 i

i i n 1

S

X S

; Y0=



n 1 i

i i n 1

S

Y S

trong đó:

Si : công suất của phân xưởng thứ i

xi ,yi : tọa độ theo phương ngang, dọc của các phân xưởng trên mặt bằngnhà máy cơ khí địa phương theo hệ trục XOY đã chọn

X0=

n

i i 1 n

i 1

i i n 1

S

Y S

=38,9(mm)

Như vậy tọa độ tâm phụ tải điện là điểm A có tọa độ(56,4;38,4) trên mặt bằng.Chiếu tọa độ này nên mặt bằng ta thấy vị trí này thuận lợi cho việc xây dựngtrạm biến áp trung gian

Trang 22

Biểu đồ phụ tải của nhà máy cơ khí địa phương

Trang 23

CHƯƠNG II THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO TOÀN NHÀ MÁY

I.Chọn cấp điện áp vận hành.

Để đưa ra các phương án cung cấp điện ta cần chọn một cấp điện áp hợp lí.Tuy nhiên việc lựa chọn cấp điện áp để tính toán là công việc khó khăn, cho nêntrong thực tế tính toán sơ bộ ta sử dụng một số công thức kinh nghiệm để xácđịnh điện áp Các công thức này cho thấy điện áp phụ thuộc chủ yếu chiều dàiđường dây l và công suất truyền tải S qua toàn bộ chiều dài đường dây U=4,34 l  0, 016.P (kV)

trong đó:

P: công suất tính toán của nhà máy

l: khoảng cách từ trạm biến áp trung gian về nhà máy

Như vậy cấp điện áp hợp lý để truyền tải điện năng về nhà máy sẽ là:

U=4,34 5 0, 016.4644,1   38, 65(kV)

Ta chọn cấp điện áp truyền tải cho nhà máy là 35kV

II Vạch các phương án cung cấp điện.

Căn cứ vào vị trí, công suất và yêu cầu cung cấp điện của các phân xưởng cóthể đưa ra các phương án cung cấp điện sau:

1.Phương án về các trạm biến áp phân xưởng.

Các trạm biến áp(TBA) được lựa chon dựa trên các nguyên tắc sau:

- Vị trí đặt TBA phải thỏa mãn các yêu cầu : gần tâm phụ tải ,thuận tiện choviệc vận chuyển, lắp đặt, vận hành, sửa chữa máy biến áp, an toàn và kinh tế

- Số lượng MBA đặt trong trạm TBA được lựa chọn căn cứ vào yêu cầu cungcấp điện của phụ tải, chế độ làm việc của thiết bị, điều kiện vận chuyển vàlắp đặt

- Trạm cung cấp cho các phụ tải quan trọng nên sử dụng 2 máy biến áp, cácphụ tải không quan trọng sử dụng 1 máy biến áp Trong một số trường hợpphụ tải không quan trọng không chọn được máy biến áp phù hợp thì ta cóthể sử dụng 2 máy biến áp

- Dung lượng các máy biến áp:

n: số máy biến áp có trong TBA

khc: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, ta chọn MBA chế

tạo ở Việt Nam nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, k=1

Trang 24

kqt: hệ số quá tải sự cố, kqt=1,4 nếu thỏa mãn điều kiện MBA vận hànhquá

tải không quá 5 ngày đêm, thời gian quá tải trong một ngày đêm không vượt quá6h và trước khi MBA vận hành với hệ số quá tải ≤ 0,93

Sttsc: công suất tính toán sự cố

Khi xảy ra sự cố một máy biến áp có thể loại bỏ một số phụ tải không quantrọng để giảm nhẹ dung lượng của các MBA, nhờ vậy có thể giảm nhẹ vốn đầu

tư và tổn thất của trạm trong trạng thái làm việc bình thường.Giả thiết trong cácphụ tải thuộc hộ loại I có 30% là phụ tải loại III nên khi xảy ra sự cố công suấtthực tế MBA phải chịu chỉ còn bằng 70% công suất tính toán của phụ tải

Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm=1250 kVA

Kiểm tra lại dung lượng máy biến áp đã chọn theo điều kiện quá tải sự cố : Sttsc

lúc này chính là công suất tính toán của phân xưởng kết cấu kim loại sau khi cắtbớt một số phụ tải không quan trọng trong phân xưởng

Sttsc=0,7Stt

=>tgSđmB≥0, 7.Stt 0, 7.2158, 45 1079, 225(kVA)

1, 4  1, 4  Vậy trạm biến áp đặt 2 MBA có Sđm=1250 kVA là hợp lí

Sttsc=0,7Stt

=>tgSđmB≥0, 7.Stt 0, 7.1425, 3 712, 65(kVA)

Trang 25

Sttsc=0,7Stt

=>tgSđmB≥0, 7.Stt 0, 7.1340 670(kVA)

Sttsc=0,7Stt

=>tgSđmB≥0, 7.Stt 0, 7.1209, 44 604, 72(kVA)

Sttsc=0,7Stt

=>tgSđmB≥0, 7.Stt 0, 7.464, 59 232, 295(kVA)

Trang 26

Sttsc=0,7Stt

=>tgSđmB≥0, 7.Stt 0, 7.656, 73 328, 365(kVA)

g.Trạm biến áp B7

Cấp điện cho phân xưởng nén khí, bộ phận hành chính và ban quản lý, trạm đặt

2 máy biến áp song song:

Stt=732,8+147,5=880,3 (kVA)

=>tg SđmB≥S tt 880, 3

440,15(kVA)

2  2  Chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm=500 kVA

Sttsc=0,7Stt

=>tgSđmB≥0, 7.Stt 0, 7.880, 3 440,15(kVA)

Bảng kết quả phương án 1 được ghi trong bảng sau:

Bảng 2.1.Kết quả lựa chọn MBA của phương án 1Tên trạm Số lượng

MBA

kVA

Bộ phận hành chính và ban quản lý 500

Trang 27

1.2.Phương án 2: Đặt 6 trạm biến áp phân xưởng.

Sttsc=0,7Stt

=>tgSđmB≥0, 7.Stt 0, 7.2158, 45 1079, 225(kVA)

Sttsc=0,7Stt

=>tgSđmB≥0, 7.Stt 0, 7.1425, 3 712, 65(kVA)

Sttsc=0,7Stt

=>tgSđmB≥0, 7.Stt 0, 7.1340 670(kVA)

d.Trạm biến áp B4

Cấp điện cho phân xưởng rèn, trạm đặt 2 máy biến áp song song:

Stt=1209,44 (kVA)

Trang 28

=>tg SđmB≥S tt 1209, 44

604, 72(kVA)

Sttsc=0,7Stt

=>tgSđmB≥0, 7.Stt 0, 7.1209, 44 604, 72(kVA)

Sttsc=0,7Stt

=>tgSđmB≥0, 7.Stt 0, 7.464, 59 232, 295(kVA)

f.Trạm biến áp B6

Cấp điện cho phân xưởng nén khí, trạm bơm,bộ phận hành chính và ban quản

lý, bộ phận thử nghiệm, trạm đặt 2 máy biến áp song song:

Stt=732,8+405,85+147,5+250,88=1537,03 (kVA)

=>tg SđmB≥S tt 1537, 03

768, 515(kVA)

Sttsc=0,7Stt

=>tgSđmB≥0, 7.Stt 0, 7.1536, 83 768, 42(kVA)

1, 4  1, 4 Vậy trạm biến áp đặt 2 MBA có Sđm=800 kVA là hợp lí

Bảng kết quả phương án 2 được ghi trong bảng sau:

Trang 29

Bảng 2.2.Kết quả chọn MBA của phương án 2Tên

trạm

Số lượngMBA

kVA

B5 2 Phân xưởng sửa chữa cơ khí

Phân xưởng nén khíTrạm bơm

Bộ phận hành chính và ban quản lý

Bộ phận thử nghiệm

800

2.Xác định vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng.

Vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng dựa trên các nguyên tắc sau:

- Để tiết kiệm được chi phí xây dựng trạm các trạm biến áp cung cấp điện chomột phân xưởng nên xây dựng liền kề với tường của phân xưởng

- Vị trí đặt các trạm biến áp phải gần tâm phụ tải, thuận tiện cho nguồn cung cấp

đi tới, thuận tiện cho việc vận hành bảo dưỡng, tránh hóa chất ăn mòn và phảiphòng chống cháy nổ

- Các trạm biến áp dùng chung cho nhiều phân xưởng nên đặt gần tâm phụ tải,nhờ vậy có thể đưa điện áp cao tới gần hộ tiêu thụ điện và giảm chiều dài mạngđiện phân phối cao áp của xí nghiệp cũng như mạng hạ áp phân xưởng, giảm chiphí kim loại làm dây dẫn và giảm tổn thất

Để lựa chọn được vị trí đặt các trạm biến áp phân xưởng cần xác định tâm phụtải của các phân xưởng, nhóm phân xưởng được cung cấp từ các TBA đó

Xác định vị trí đặt trạm biến áp Bi (i=1÷4)cung cấp điện cho các phân xưởngdựa theo công thức:

X0i=



n 1 i

n 1 i i

S

x S

;Y0i=



n 1 i

n 1

i i

S

y S

trong đó:

Si : công suất của phân xưởng thứ i

xi ,yi : tọa độ theo phương ngang, dọc của các phân xưởng trên mặt bằngnhà máy cơ khí địa phương theo hệ trục XOY đã chọn

Tính toán trạm biến áp B1:

X01= 1 1

1 1

S x

x 68

S   ;Y0i= 1 1

1 1

Trang 30

Bảng 2.3.Kết quả xác định tâm phụ tải để đặt trạm biến áp

Đây là phương pháp đưa các dây trung áp 35kV vào sâu trong nhà máy đếntận các trạm biến áp phân xưởng

Ưu điểm:

- Do trực tiếp đưa điện áp cao vào trạm biến áp phân xưởng nên giảm bớtđược trạm phân phối, do đó giảm bớt được số lượng các thiết bị điện và sơ

đồ nối dây sẽ đơn giản

- Do đưa điện áp cao vào gần phụ tải, nên giảm được tổn thất điện áp, điệnnăng, nâng cao năng lực truyền tải của mạng

Phương pháp dẫn sâu thường được dùng ở cấp trung áp và cung cấp cho cácphụ tải loại 2,3

b.Sử dụng trạm biến áp trung tâm(TBATT)

Trang 31

Nguồn 35kV từ hệ thống qua TBATT được hạ xuống điện áp 10; 0,4kV đểcung cấp cho các trạm biến áp phân xưởng

Ưu điểm:Giảm được vốn đầu tư cho mạng điện cao áp trong nhà máy cũngnhư trạm biến áp phân xưởng, vận hành thuận lợi hơn và độ tin cậy

cung cấp điện cũng được cải thiện

Nhược điểm: Cần phải đầu tư để xây dựng TBATT, gia tăng tổn thất trongmạng cao áp

Nếu sử dụng phương pháp này, vì nhà máy được xếp vào hộ loại I nên trạmbiến áp trung gian phải đặt hai máy biến áp với công suất được chọn theo điềukiện:

Từ kết quả này ta chọn máy biến áp tiêu chuẩn Sđm=5000( kVA)

c.Sử dụng trạm phân phối trung tâm(TPPTT)

Trạm phân phối trung tâm nhận điện năng từ hệ thống cung cấp cho các trạmbiến áp phân xưởng.Nhờ vậy việc quản lý vận hành mạng điện cao áp của nhàmáy sẽ thuận lợi hơn, tổn thất trong mạng điện giảm, độ tin cậy cung cấp điệntăng

3.2.Xác định vị trí đặt các trạm biến áp trung gian, trạm phân phối trung tâm

Từ kết quả tính toán xác định tâm phụ tải ở chương I ta có vị trí đặt trạm biến

áp trung gian, trạm phân phối trung tâm là điểm có tọa độ (56,9;38,9)

Như vậy từ 2 phương án đi dây cấp điện cho nhà máy và 2 phương án về sốlượng trạm biến áp ta có 4 phương án cung cấp điện cho nhà máy cơ khí địaphương như sau:

Phương án 1

Trang 32

B3 2x800kVA B2

2x800kVA 2x1250kVA

B1

2x400kVA B6 2x250kVA

B5 2x630kVA

B4 0,4kV

10kV

B6 2x500kVA

Trang 33

Phương án 2

2x500kVA B6

35kV

0,4kV

B4 2x630kVA

B5 2x250kVA

B6 2x400kVA B1

2x1250kVA 2x800kVA

B2

2x800kVA B3

Trang 34

Phương án 3

35kV

B3 2x800kVA

B2 2x800kVA 2x1250kVA

B1

2x800kVA

B6 2x250kVA

B5 2x630kVA

B4 0,4kV

10kV

Trang 35

Phương án 4

35kV

0,4kV

B4 2x630kVA

B5 2x250kVA

B6 2x800kVA

B1 2x1250kVA 2x800kVA

B2

2x800kVA B3

Trang 36

III.Tính toán kinh tế - lựa chọn phương án.

Để so sánh và lựa chọn phương án hợp lý ta sử dụng hàm chi phí tính toán Z Z=(avh+atc).K+3I2

max R.τ.c trong đó:

avh: hệ số vận hành, avh=0,1

atc: hệ số tiêu chuẩn, atc=0,2

K:vốn đầu tư cho trạm biến áp và đường dây

I :dòng điện lớn nhất chạy qua thiết bị

R: điện trở của thiết bị

τ: thời gian tổn thất công suất

c: giá tiền 1kWh tổn thất điện năng,c= 500đ/kWh

III.1.Phương án 1.

Phương án này sử dụng trạm biến áp trung tâm(TBATT) nhận điện từ nguồnđiện 35kV về và hạ xuống 10kV sau đó cung cấp cho các trạm biến áp phânxưởng Các trạm biến áp B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7 hạ điện áp từ 10kV xuống0,4kV để cung cấp điện cho các phân xưởng

Sơ đồ phương án 1

1.Chọn máy biến áp trung gian, máy biến áp phân xưởng và xác định tổn thất điện năng ΔA trong các trạm biến áp.A trong các trạm biến áp.

1.1.Chọn máy biến áp trung gian, máy biến áp phân xưởng

Trên cơ sở đã chọn được công suất các MBA ở phần trên ta có bảng kết quảchọn MBA phân phối do ABB chế tạo và MBA trung gian do SIEMENS chếtạo:

Trang 37

Bảng 2.4.Kết quả chọn MBA cho phương án 1Tên TBA Sđm

Đơn giá(106đ/máy)

Thànhtiền(106đ)

1.2.Xác định tổn thất điện năng ΔA trong cácA trong các trạm biến áp

Tổn thất điện năng ΔA trong cácA trong các trạm biến áp được tính theo công thức:

ΔA trong cácA=n.ΔA trong cácP0.t + n1 ΔA trong cácPN  

đmB pt

trong đó:

n: số máy biến áp giống nhau làm việc song song

t: thời gian máy biến áp vận hành, t=8760h

τ: thời gian tổn thất công suất lớn nhất, được tính theo công thức

τ =(0,124+Tmax.10-4)2.8760

trong đó Tmax = 4500h, do đó τ =2886 h

Tính cho trạm biến áp trung gian:

ΔA trong cácA=2.6,5.8760 +1

2 .38.

28147,34

.28865000

Các trạm biến áp khác tính tương tự ta thu được bảng số liệu sau:

Bảng 2.5.Kết quả tổn thất điện năng trong MBA của phương án 1

Trang 38

Tên trạm Số máy Stt(kVA) Sđm(kVA) ΔA trong cácP0(kW) ΔA trong cácPN(kW) ΔA trong cácA(kWh)

Tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến ápΔA trong cácAB 613892

2.Chọn cáp và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện.

trong đó:

Fkt : Tiết diện kinh tế của cáp(mm2)

Itt : Dòng điện tính toán(A), đối với lộ kép dòng điện tính toán được tínhtheo công thức:

tt tt

®m

SI

k1: hệ cố hiệu chỉnh theo nhiệt độ với cáp chọn trong đất, nhiệt độ

của môi trường θmt=25oC nên k1=1

k2: số cáp đặt song song trong đất, khi có 2 cáp đặt song song

k2=0,9 và khi có 1 cáp thì k2=1

+Kiểm tra cáp theo điều kiện phát nóng:

Khi làm việc bình thường: Itt ≤ k1.k2.Icp

Khi sự cố: khi sự cố một máy biến áp hoặc một đường cáp thì đường cáp cònlại phải tải được toàn bộ công suất cho phân xưởng lúc sự cố, Sttsc:

Ittsc ≤ k1.k2.kqt.Icp

Trang 39

ttsc ttsc

®m

SI

®m

1, 4SI

3U



trong đó:

k1: hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường đặt cáp

k2: hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt song song trong rãnh cáp

kqt: hệ số quá tải cho phép của cáp

Icp: dòng điện cho phép của cáp ứng với nhiệt độ tiêu chuẩn của môitrường

Ittsc: dòng điện tính toán sự cố

SđmB: công suất định mức của máy biến áp

Uđm: điện áp định mức của mạng điện

+Kiểm tra tổn thất điện áp: tổn thất điện áp trên đường cáp được tính theo côngthức:

2

®m

P R Q XU%

10U



U% ≤ Ucp%trong đó:

U%: tổn thất điện áp tính theo phần trăm

Ptt,Qtt: công suất tính toán truyền tải trên đường cáp (kW, kVAr)

R,X: điện trở, điện kháng của cáp()

Uđm: điện áp định mức của mạng điện(kV)

Ucp%: tổn thất điện áp cho phép, Ucp%=5%

+Kiểm tra ổn định nhiệt: sẽ tính toán kiểm tra ổn định nhiệt ở phần sau

Kiểm tra theo điều kiện sự cố đứt một dây cáp:

Isc=2.Imax=2.62,31=124,62< 0,93.140=130,2 (A)

Vậy cáp chọn là phủ hợp điều kiện

S

=1425, 3  41,14(A)

2 3.10

Trang 40

Isc=2.Imax=2.41,14=82,28< 0,93.110=102,3 (A)

Isc=2.Imax=2.38,68=77,36< 0,93.110=102,3 (A)

Kiểm tra theo điều kiện sự cố đứt một dây:

Isc=2.Imax=2.34,9=69,8>tg 0,93.110=102,3 (A)

Kiểm tra theo điều kiện sự cố đứt một dây:

Isc=2.Imax=2.13,77=27,54< 0,93.110=102,3 (A)

Định dạng
Số trang	133
Dung lượng	2,95 MB